СПОСОБ СОРБЕНТНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ХРОМА(III), ЖЕЛЕЗА(III), МЕДИ(II) И КАДМИЯ(II) Российский патент 2013 года по МПК C02F1/28 C02F101/22 

Описание патента на изобретение RU2500623C1

Изобретение относится к технологиям очистки сточных вод от ионов металлов и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известен способ очистки сточных вод от ионов хрома(III) и сопутствующих ионов Fe(III) и Cu(II),включающий использование частиц магнийсодержащего материала, состоящего из гидроскида и карбоната магния, контактирование воды с частицами при их перемешивании с получением дисперсии и образованием в результате реакций ионного обмена их продуктов, состоящих из растворенной в воде соли магния и твердой фазы в виде непрореагировавших частиц магнийсодержащего материала и нерастворимых частиц гидрооксидов Cr, Fe, Cu. (RU, 2424192, C02F 1/28, B01J 20/04, C01F 5/14, C02F 103/16, опубл. 20.07.2011).

Частицы магнийсодержащего материала готовят измельчением природных минералов, содержащих карбонат магния в диапазоне 51,62-52,84% и гидроксида магния в диапазоне 46,13-47,28%. Размер частиц 3-10 мм.

В примерах использования способа была измерена сорбционная способность этих материалов при очистке сточных вод, содержащих только ионы Cr(III), а также совокупность ионов Cr(III), Fe(III) и Cu(II). По хрому она равна 2,45 мг на 1 г, а по сумме всех ионов 4,1 мг на 1 г сорбента.

Сведения о возможности переработки отработанных сорбентов в описании патента не содержатся.

Недостатком способа является низкая эффективность процесса вследствие низкой сорбционной способности природного материала.

Новыми техническими результатами от использования предлагаемого изобретения являются повышение эффективности процесса очистки сточных вод благодаря высокой сорбционной емкости используемого композиционного сорбента и его свойствам.

Указанные результаты достигаются тем, что в способе очистки сточных вод от ионов из ряда, содержащего ионы хрома(III), железа(III), меди(II), включающем использование в качестве сорбента частиц магнийсодержащего материала, состоящего из смеси гидроксида и карбоната магния, обработку воды сорбентом путем их перемешивания с получением дисперсии и образованием в результате обработки продуктов в виде практически нерастворимых частиц гидроксидов хрома, железа и меди и растворимой соли магния, согласно предложению, ряд ионов дополнительно содержит ионы кадмия(II), в качестве сорбента используют суспендированную в воде смесь частиц гидроксида и карбоната магния, иммобилизованных на целлюлозных волокнах, содержащих, 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, полученную дисперсию разделяют на жидкую и твердую фазу методом напорной флотации с получением продукта очистки в виде флотошлама, состоящего из частиц гидроксидов хрома, железа, меди и карбоната кадмия, иммобилизованных на целлюлозных волокнах. Сорбент содержит 50-300 мас.ч. смеси частиц гидроксида и карбрната магния на ЮОмас.ч. волокон, при этом в сорбенте соотношение количеств гидроксида и карбрната магния может находиться в диапазоне, в мас.%), (20,0-80,0):(80,0-20,0). Сорбент используют в количестве 50-300 мг/дм3 сточной воды.

Способ с использованием установки, содержащей реактор-смеситель, сатуратор и флотатор, осуществляют в непрерывном режиме следующим образом. В реактор-смеситель с любой заданной объемной скоростью (например, со скоростью образования стока) подают сточную воду и заданное количество дисперсии композиционного сорбента, состоящего из целлюлозных волокон с иммобилизованными ими наноразмерными частицами гидроксида и карбоната магния. В реакторе в результате реакций ионного обмена-замещения труднорастворимые гидроксид и карбонат магния преобразуются в практически нерастворимые соединения - гидроксиды Cr, Fe и Cu и карбоната Cd.

Используемые при получении композиционного сорбента целлюлозные волокна и собственно сорбент обладают уникальными свойствами. Волокна, содержащие, 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, способны прочно сорбировать минеральные частицы, образующиеся при их химическом осаждении, причем количество сорбированных (иммобилизованных) частиц может достигать, в расчете на ЮОмас.ч. волокон, 500-800 и более мас.ч. При этом образующиеся в результате ионного обмена частицы нового состава под действием сил стяжения также оказываются в сорбированном состоянии.

Композиционный сорбент - это материал с очень высокой дисперсностью образующих его частиц. Сорбированые на целлюлозных волокнах минеральные частицы имеют громадную удельную поверхность и обладают высокой химической активностью. Поэтому скорость преобразования частиц одного ионного состава в частицы другого состава очень велика.

Волокна с указанными характеристиками способны в 15-20 сек образовывать флоккулы и хлопья, которые хорошо удерживают мелкие пузырьки воздуха и поэтому легко флотируются к поверхности воды и образуют устойчивый слой флотошлама. Этим качеством в полной мере обладают и композиционный сорбент, и композиционный продукт очистки воды.

Суспензию из смесителя направляют в сатуратор, насыщают ее воздухом и подают в камеру флотатора. Давление сбрасывается до нормального и из воды выделяются мелкие пузырьки воздуха. Все взвешенные компоненты суспензии флотируются к поверхности воды и образуют слой флотошлама. Осветленную воду направляют на утилизацию. Флотошлам подают в фильтр-пресс или на центрифугирование, обезвоживают и направляют на утилизацию.

Используемый при очистке воды сорбент содержит 50-300 мас.ч. минеральных компонентов (МК) на 100 мас.ч. волокон и его расходуют в количестве 50-300 мг/дм3 очищаемой воды.

Соотношение в сорбенте количеств гидроксида и карбоната магния может находиться в диапазоне, в мас.%, (20,0-80,0):(80,0-20,0).

Хром и сопутствующие ему металлы в сточной воде находятся, как правило, в виде сульфатов. Поэтому в очищенной воде содержится сульфат магния. Эту соль используют для получения композиционного сорбента с указанным выше составом магнийсодержащих компонентов. Соответственно, очищенную воду можно утилизировать именно с этой целью.

Флотошлам, содержащий минеральные компоненты в виде гидроксидов и карбонатов соответствующих металлов, можно утилизировать известным способом.

Следующие примеры иллюстрируют возможности предлагаемого способа.

Пример 1. Очищают воду с содержанием ионов хрома в составе квасцов 100 мг/дм3. Воду и суспензию сорбента с соотношением МК:ЦВ=300:100 и соотношением в МК гидроксид магния: карбонат магния 80:20 и расходом сорбента 300 мг/дм3 подают в проточный смеситель, затем в сатуратор, далее во флотатор и с использованием метода напорной флотации отделяют от воды твердые продукты ее очистки в виде флотошлама. Флотошлам состоит из целлюлозных волокон с прочно иммобилизованными на них частицами продуктов очистки в воде гидроксида хрома, а также частицами непрореагировавших гидроксида и карбоната магния. Сухие вещества шлама содержат 56,25 мг ЦВ, 211,8 мг Cr(OH)3, 11,7 мг Mg(OH)2 и 45 мг MgCO3 или 0,44 мас.ч. Cr на 1 мас.ч. МК. Ионы хрома в очищенной воде не содержатся. Степень использования Mg в МК 89,3%.

Пример 2. В отличие от примера 1, очищают воду, содержащую в 1 дм3 25 мг Cr, 30 мг Fe и 40 мг Cu. Используют сорбент с соотношением МК:ЦВ=175:100 и соотношением в МК гидроксид магния: карбонат магния 70:30 при его расходе 225 мг/дм3. Сухие вещества флотошлама содержат 81,8 мг ЦВ, 49,52 мг Cr(OH)3, 57,04 мг Fe(OH)3 и 61,41 мг Cu(OH)2. Степень использования Mg в МК сорбента - 96,58%.

Пример 3. В отличие от примера 1, очищают воду, содержащую в 1 дм3 2,4 мг Cr, 2,8 мг Fe, 4,2 мг Cu, 2,4 мг Cd. Используют сорбент с соотношением МК:ЦВ=50:100 и соотношением гидроксид магния:карбонат магния=50:50 при его расходе 50 мг/дм3. Сухие вещества шлама содержат 33,3 мг ЦВ, 5,55 мг Cr(OH)3, 5,35 мг Fe(OH)3, 6,45 мг Cu(OH)2 и 3,68 мг CdCO3. Степень использования Mg в сорбенте - 95,5%.

Пример 4. В отличие от примера 1, очищают воду, содержащую в 1 дм3 9,85 мг Cr, 16,83 мг Fe, 36,96 мг Cd. Используют сорбент с соотношением МК:ЦВ=120:100 и соотношением в МК гидроксид магния: карбонат магния=20:80 при его расходе 150 мг/дм3 воды. Сухие вещества содержат 68,18 мг ЦВ, 19,51 мг Cr(OH)3, 32,20 мг Fe(OH)3, 56,7 мг CdCO3. Степень использования Mg в МК сорбента - 96,58%.

Похожие патенты RU2500623C1

название год авторы номер документа
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 ОЧИСТКИ КИСЛЫХ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ 2011
  • Мазитов Леонид Асхатович
  • Финатов Алексей Николаевич
  • Финатова Ирина Леонидовна
RU2480419C1
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ТОРИЯ-228 И РАДИЯ-224 2012
  • Мазитов Леонид Асхатович
  • Финатов Алексей Николаевич
  • Финатова Ирина Леонидовна
RU2513206C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПАЛЛАДИЕВЫХ ОТРАБОТАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ 2012
  • Мазитов Леонид Асхатович
  • Финатов Алексей Николаевич
  • Финатова Ирина Леонидовна
RU2493275C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ 2011
  • Мазитов Леонид Асхатович
  • Финатов Алексей Николаевич
  • Финатова Ирина Леонидовна
RU2488561C2
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 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 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

Реферат патента 2013 года СПОСОБ СОРБЕНТНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ХРОМА(III), ЖЕЛЕЗА(III), МЕДИ(II) И КАДМИЯ(II)

Изобретение относится к сорбционным технологиям очистки сточных вод от ионов металлов и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Способ включает использование сорбента, состоящего из смеси гидроксида и карбоната магния, обработку воды сорбентом путем их перемешивания с получением дисперсии и образованием в результате обработки продуктов в виде практически нерастворимых частиц гидроксидов хрома, железа и меди и растворимой соли магния. В качестве сорбента используют суспендированную в воде смесь частиц гидроксида и карбоната магния, иммобилизованных на целлюлозных волокнах, содержащих 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, полученную дисперсию разделяют на жидкую и твердую фазу методом напорной флотации с получением продукта очистки в виде флотошлама, состоящего из частиц гидроксидов хрома, железа, меди и карбоната кадмия, иммобилизованных на целлюлозных волокнах. Способ позволяет повысить эффективность процесса очистки сточных вод благодаря высокой сорбционной способности используемого сорбента. 3 з.п. ф-лы, 4 пр.

Формула изобретения RU 2 500 623 C1

1. Способ сорбентной очистки сточных вод от ионов из ряда, содержащего ионы хрома(III), железа(III), меди(II), включающий использование в качестве сорбента частиц магнийсодержащего материала, состоящего из смеси гидроксида и карбоната магния, обработку воды сорбентом путем их перемешивания с получением дисперсии и образованием в результате обработки продуктов в виде практически нерастворимых частиц гидроксидов хрома, железа и меди и растворимой соли магния, отличающийся тем, что ряд ионов дополнительно содержит ионы кадмия(II), в качестве сорбента используют суспендированную в воде смесь частиц гидроксида и карбоната магния, иммобилизованных на целлюлозных волокнах, содержащих, мас.%, не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм, полученную дисперсию разделяют на жидкую и твердую фазы методом напорной флотации с получением продукта очистки в виде флотошлама, состоящего из частиц гидроксидов хрома, железа, меди и карбоната кадмия, иммобилизованных на целлюлозных волокнах.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сорбент содержит 50-300 мас.ч. смеси частиц гидроксида и карбоната магния на 100 мас.ч. волокон.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в сорбенте соотношение количеств гидроксида и карбоната магния может находиться в диапазоне, мас.%, (20,0-80,0):(80,0-20,0).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сорбент используют в количестве 50-300 мг/дм3 сточной воды.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2500623C1

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ХРОМА (III) 2009
  • Мальцева Валентина Стефановна
  • Будыкина Татьяна Алексеевна
RU2424192C1
Способ удаления ионов тяжелых металлов из сточных вод 1988
  • Пилат Борис Вольфович
  • Галимжанов Эдиль Кемелевич
  • Якунин Александр Иванович
  • Безнедельная Татьяна Анатольевна
  • Кочнева Вера Анатольевна
SU1730048A1
US 5660735 A, 26.08.1997
US 4999116 A, 12.03.1991.

RU 2 500 623 C1

Авторы

Мазитов Леонид Асхатович

Финатов Алексей Николаевич

Финатова Ирина Леонидовна

Даты

2013-12-10Публикация

2012-06-29Подача