Способ очистки сточных вод от ионов шестивалентного хрома Советский патент 1984 года по МПК C02F1/461 C02F1/461 C02F101/22 C02F103/16 

ел

4iib

Изобретение относится к очистке сточных вод, содержащих шестивалентный хром, и может быть использовано при обезвреживании гальванических стоков. Известен способ очистки сточных вод, содержащих шестивалентный хром, включающий прокачивание сточных вод через объемно-пористые свинцовые катоды, при этом аноды растворяютСЯ: П..

Недостатком этого спосдба является то, что помимо расходу дорогостояще|ГО материала, возможно загрязнение стЬков токсичным свинцом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемоь./ результату к предлагаемому является способ очиски сточных вод от ионов щестивалентного хрома, включающий электролиз их с использованием пористого катода и фильтрацию через катод в направлении 1Т анода к катоду. Пористые катоды изготавливают из графита или активированного угля 2.

Недостатком этого способа является большой расход электроэнергии, обусловленный физико-химическими свойствами катода, изготовленного из углеродного материала.

Цель изобретения - снижение расхода электроэнергии.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу очистки сточных вод от ионов шестивалентного хрома, включающему электролиз их с использованием пористого катода и фильтрацию через катод в направлении от анода к катоду, катод выполнен из порошка меди с размером частиц 0,05-0,50 мм и электролиз ведут при катодной плотности тока 05050,30 А/дм и рН раствора 2-5

Способ осуществляют следующим образом.

В проточный электролизер с пористым медным катодом и свинцовьм анодо подают сточную воду, содержащую ионы шестивалентного хрома. На катоде поддерживают плотность тока 0,05-0,30 А /дм и рН раствора 2-5. В зависимост от концентрации ионов хрома удельную скорость протока выбирают 1,6-2,0 л/ . Размер частиц медного порошка для изготовления катода выбирают в пределах 0,05-0,50 мм.

Размер частиц медного порошка 0,0 0,50 мм позволяет проводить процесс без диффузионных ограничений с высокойскоростью фильтрации и предотвратить унос меди из электролизера. Сопротивление электрода значительно ниже угольного, что способствует уменьшению энергозатрат {р угля 820 мкОм-М; f меди 0,017 мкОм1м).

При электролизе разбавленных хромовых растворов на катоде протекают следующие реакции:

Cr,,of+14H +6eT52 Сг+7Н20 (1) OjHH- +Ae- -2Н20 . (2) Oj.-i-2H20+4e-40Н(3)

. 2Н- -2е- (4)

2Н20+2е- Н2Н20Н (5)

Из перечисленных реакций наиболее вероятными являются (1), (4), (5), поскольку растворимость кислорода в сточных водах ограничена. Использование медного порошка в качестве пористого катода способствует смещению токового баланса в сторону протекания целевой реакции (1). Как следует из уравнения (1), в реакции восстановлений хрома участвуют ионы водорода Однако они могут расходоваться по уравнению (4) на выделение газообразного водорода. Катод из медного порошка снижает потребление протонов на побочный процесс и они расходуются в основном на протекание восста новления шестивалентного хрома. Это дает возможность проводить реакцию в слабокислой среде () с высоким выходом по току.

В процессе электрохимической обработки хромсодержащих стоков катод не уменьшается. Образующиеся ионы трёхвалентного хрома в -зависимости от значения рН гидролизуются непосредственно в объеме катода, где они накапливаются в виде гидроксида хрома. В.зависимости от скорости протока- зона гидроксида смещается вглубь катода. Медньгй пористый катод периодически промывают подкисленным или подщелоченным раствором для удаления трехвалентного хрома, либо, работая в режиме накопления, утилизируют катодную массу в виде медьхромового катализатора.

Пример. Восстановление шестивалентного хрома в трехвалентный осуществляют методом электрохимической обработки сточных вод в тлектролизере с прочным пористым медным катодом размером зерна 0,05-0,5 мм и нерастворимым свинцовым анодом. Концентрадия исходного раствора 10, 50, 100 мг/л. В зависимости от произво.дительности установки удельную скорость протока выбирают 1,6-2 л/дм/ч

Направленг е фильтрации раствора от анода к катоду. На аппарат подают постоянное напряжение, обеспечивающее габаритную плотность тока на катоде в заявляемых пределах. После 2-х ч работы электролизера режим считают установившимся, отбирают пробу на хром на выходе. Полученные результаты представлены в таблице.

Как следует из таблиць удельный расход электроэнергии с понижением рН воды уменьшается. Выходы по току в случае медного катода остаются постоянными и зависят от плотности тока и удельной скорости протока, тогда как выходы по току на угле с ростом рН падают. Нижний заявляемы предел кислотности () обусловлен технологическш-ш параметрами хромсодержащих сточных вод, поступаклцих на очистку. Верхним пределом следует . считать , так как при больших значениях гидролиз трехвалентного хрома наступает непосредственно в активной зоне катода и выпадающий гидроксид хрома экранирует поверхность катода.

С увеличением плотности тока энергозатраты на восстановление шестивалентного хрома растут, а при токах, превышанлцих 0,3 А/дм , наблюдается обильное газовьщеление на катоде. При плотностях тока, меньших 0,05 А/дм, нарушается устойчивость катода и возрастают габарит;ные размеры оборудования.

Таким образом, оптимальным интервалом плотности тока является 0,050,3 А/дм. Удельный расход электроэнергии на восстановление шестивалентного хрома по предлагаемому способу,и 2-3 раз,- ниже, чем по известном.

Предлагаемый способ очистки сточных вод по сравнению с известными реагентными способами характеризуется практически безреагентной очисткой, не приводящей к засолению стоков; возможностью создания малоотходного замкнутого производства за счет возврата очищенных стоков в технологию; компактностью и простотой технологического оформления, его автоматизацией .

Экономический эффект от использования предлагаемого способа только за счет экономии хиютеатов составляет 0,16 руб. на 1 м обрабатываемых кромеодержащих стоков.

cTi

СУ1

о

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ШЕСТИВАЛЕНТНОГО ХРОМА, включающий электролиз их с использованием пористого катода и фильтрацию через катод в направлении от анода к катоду, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии, используют катод, выполненный из порошка меди с размером частиц 0,05-0,50 мм, и электролиз ведут при катодной плотности тока 0,050,30 А/дм и рН раствора 2-5.

п

м

г