Изобретение относится к способам очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, в частности ртути и цинка. Сточные воды, одновременно содержащие ртуть и цинк, образуются в процессе производства химических источников тока на основе серебряно-цинковой электрохимической системы при амальгамировании цинковых электродов.
Известен способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, в частности от ртути, путем ее осаждения совместно с твердыми соединениями марганца, например сульфидом марганца (пат. РФ №2123478 кл. C02F 1/62, C01G 13/00, публ.19.11.1998 г.). Основными недостатками этого метода являются, во-первых, невозможность снижения концентрации ртути в очищаемой воде до уровня ПДК при однократном осаждении (применяется осаждение в несколько стадий), и, во-вторых, метод не предусматривает возможность очистки сточных вод от ионов цинка. Кроме того, в условиях РФ применение указанного метода очистки сточных вод экономически нецелесообразно из-за дефицитности и высокой стоимости соединений марганца. Регенерация же соединений марганца, содержащих ртуть и другие тяжелые металлы, значительно ухудшила бы и без того невысокие экономические показатели процесса.
Наиболее близким по технической сущности к настоящему предлагаемому изобретению является способ осаждения ртути сульфидом натрия совместно с хлоридом кальция и последующим отделением твердой фазы (авт.свид. СССР №343568 кл. C02F 1/00, публ. 1981 г.). Однако одновременная очистка сточной воды от ионов цинка в этом методе также не предусматривается.
Известно, что при осаждении ртути в виде сульфида имеет место образование комплексных сульфидсодержащих ионов типа (HgS2)-2, обладающих повышенной растворимостью, что обуславливает увеличение содержания ртути в очищаемой сточной воде. Возможно также образование твердых фаз в виде гидрогеля, плохо отделяемого от жидкости, и удаление твердой фазы в этом случае производится посредством длительного отстаивания.
Техническими задачами, подлежащими решению в данном изобретении, являются:
1. Обеспечение возможности очистки сточной воды от ионов ртути и цинка при их совместном присутствии.
2. Снижение концентрации ртути и цинка в очищенной воде до уровня ПДК (ПДК для ртути 0,005 мг/л, для цинка 1,0 мг/л).
3. Одновременно должна быть обеспечена высокая экономическая эффективность метода.
Для количественного удаления ртути и цинка из раствора при осаждении в виде сульфидов процесс должен проводиться в условиях, во-первых, исключающих выделение сероводорода, т.е. при pH>7,5…8,5, и, во-вторых, в условиях, когда образование ртутьсодержащих комплексных ионов типа (HgS2)-2 минимизировано или вовсе исключено. (Для цинка образование комплексных ионов подобного типа неизвестно.)
Произведения растворимости сульфидов ртути и цинка соответственно равны [Hg+2] [S-2]=1,6·10-52 и [Zn+2][S-2]=1,0·10-23.
Столь низкое значение произведения растворимости ZnS обеспечивает возможность получения количества ионов S-2 в растворе, достаточной для осаждения ртути в виде HgS, но недостаточной для образования значительных концентраций комплексных ионов (HgS2)-2.
Необходимо иметь в виду, что превышение количества ионов S-2, стехиометрически необходимого для суммарного осаждения ионов Hg+2 и Zn+2, недопустимо, поскольку в противном случае появляется опасность повышения концентрации ионов S-2, а следовательно, и ионов (HgS2)-2 в растворе. Поэтому для требуемой высокой степени осаждения сульфидов HgS и ZnS целесообразно вводить в раствор осадитель Na2S в количестве, несколько меньшем, чем необходимо по стехиометрии, например 85…90% от требуемого, а после отделения твердой фазы, содержащей осажденные сульфиды HgS и ZnS, оставшиеся в растворе избыточные ионы Zn+2 удалять из раствора иным методом. В то же время количество вводимого сульфида должно быть не меньше, чем было бы необходимо для осаждения только лишь ртути.
Осаждение сульфидов должно проводиться при рН=7,5…8,5 с тем, чтобы минимизировать выделение сероводорода в окружающую воздушную среду. Это позволяет сохранить требуемое содержание ионов S-2 в растворе и не создавать высоких и опасных для здоровья персонала концентраций H2S в воздухе рабочей зоны, не допуская в то же время полного осаждения цинка.
С другой стороны известно, что минимальное содержание ионов Zn+2 в растворе достигается при рН=9,3, а концентрация ионов цинка, не превышающая ПДК, обеспечивается в достаточно широком интервале pH, а именно при рН=8,5…10,5.
Таким образом, снижение концентрации ионов Zn+2 до величины ПДК после отделения ртути и основного количества цинка может быть достигнуто повышением pH сточной воды до 8,5…10,5 путем дальнейшего подщелачивания с последующим отделением образовавшейся при этом твердой фазы.
Опытная проверка предложенного метода проведена на одной из поступивших на очистные сооружения партии сточной воды типичного состава, образовавшейся в течение одной смены работы цеха амальгамирования цинковых электродов.
Источник образования сточной воды - содержимое ванн улавливания после процесса амальгамирования, результат промывки оборудования и аппаратуры, а также влажной уборки рабочих мест, помещений и санитарно-гигиенических мероприятий персонала (мытье рук, смывка локальных загрязнений спецодежды и т.д.).
Общее количество поступившей сточной воды
Состав сточной воды по результатам анализа:
Ниже приведено описание основных технологических операций при опытной проверке предложенного процесса.
1. Фильтрование исходной сточной воды с целью отделения твердой фазы (взвешенных частиц металлического цинка и иных твердых частиц).
2. Подщелачивание сточной воды (фильтрата) 1,0 N раствором NaOH до рН=7,5…8.5.
3. Осаждение ртути и частичное осаждение цинка сульфидом натрия Na2S. Для осаждения применялся раствор сульфида натрия, с концентрацией 150 г/л, в количестве 17,0 л, полученный путем растворения Na2S·9H2O. Количество добавленного Na2S соответствовало 85% от требуемого стехиометрического количества.
4. Фильтрование образовавшейся суспензии.
5. Подщелачивание фильтрата до рН=8,5…10,5 посредством 1,0 N раствора NaOH.
6. Фильтрование образовавшейся суспензии.
7. Сброс очищенной сточной воды (фильтрата) в канализационную систему.
8. Сбор всех видов осадков для сдачи в установленном порядке в виде промышленных отходов.
Результаты анализа очищенной сточной воды:
Содержание ртути 0,0038 мг/л (ПДК=0,005 мг/л)
Содержание цинка 0,89 мг/л (ПДК=1,0 мг/л)
Таким образом, высокая эффективность предлагаемого метода подтверждена экспериментально. Одновременно показана экономическая эффективность процесса, поскольку количество образовавшихся осадков, подлежащих сдаче в виде высоко токсичных отходов, не превышает стехиометрического количества, а для осаждения применяются общедоступные недорогие реактивы - гидроксид и сульфид натрия.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ Zn(OH) И ZnS НА НОСИТЕЛЕ ИЗ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ ВОЛОКОН | 2013 |
|
RU2528696C1 |
МОНОЛИТНЫЕ КОМПОЗИТНЫЕ СОРБЕНТЫ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РТУТИ ИЗ ВОДНЫХ СРЕД | 2022 |
|
RU2794732C1 |
СПОСОБ ОЧИСТКИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ ЦИНК И ХРОМ | 2022 |
|
RU2792510C1 |
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ | 2019 |
|
RU2751783C2 |
ОЧИСТКА РАСТВОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ МЕТАЛЛ | 1996 |
|
RU2153026C2 |
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ | 1992 |
|
RU2033972C1 |
Способ осаждения сульфида ртути из щелочных растворов | 1975 |
|
SU608765A1 |
СПОСОБ ОЧИСТКИ ХРОМСОДЕРЖАЩИХ ТРАВИЛЬНЫХ РАСТВОРОВ ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ | 1991 |
|
RU2048452C1 |
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ | 1993 |
|
RU2085511C1 |
Способ очистки сточных вод от тяжелых металлов | 1990 |
|
SU1736949A1 |
Изобретение относится к методам очистки промышленных сточных вод от ионов ртути и цинка, образующихся при амальгамации цинковых электродов в технологическом процессе производства химических источников тока на основе серебряно-цинковой электрохимической системы. Исходную сточную воду фильтруют. Проводят подщелачивание воды NaOH до рН=7,5-8,5. Осаждают ртуть и частично цинк сульфидом натрия. Фильтруют образовавшуюся суспензию. Фильтрат подщелачивают до рН=8,5-10,5 посредством раствора NaOH. Фильтруют образовавшуюся суспензию. Очищенную сточную воду сбрасывают в канализационную систему. Изобретение позволяет снизить концентрацию ртути и цинка в очищенной воде до уровня ПДК.
Способ очистки сточной воды от ионов ртути и цинка путем осаждения сульфидом натрия, отличающийся тем, что перед осаждением сточную воду подщелачивают до рН 7,5-8,5, производят осаждение ртути и цинка сульфидом натрия, количество которого составляет 85-90% от требуемого для полного осаждения, затем сточную воду подщелачивают до рН 8,5-10,5, причем после каждой стадии осаждения производят отделение твердой фазы.
Приспособление в пере для письма с целью увеличения на нем запаса чернил и уменьшения скорости их высыхания | 1917 |
|
SU96A1 |
Способ очистки ртутьсодержащих сточныхВОд | 1969 |
|
SU343568A1 |
US 4814091 A, 21.03.1989 | |||
МИЛАНОВ Л.В | |||
и др | |||
Методы химической очистки сточных вод горнорудных предприятий цветной металлургии | |||
- М.: Недра, 1967, с.45, 51, 52. |
Авторы
Даты
2013-07-10—Публикация
2011-06-29—Подача