Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК C02F1/46 C02F1/465 C02F1/46 C02F101/20 C02F103/16 

Изобретение относится к области очистке сточных вод гальванических производств от ионов металлов.

Цель изобретения - повышение степени очистки и упрощение процесса

Воду, содержащую ионы тяжелых металлов, подвергают обработке в катодной камере мембранного электролизера при

объемной плотности тока ,4 1,0 А/л с последующей электрофлотационной доочисткой при объемной плотности тока l2(0.2-0,6)Ji

Сочетание мембранного электролиза с электрофлотацией приводит в данном слу чае к неаддитивному эффекту

Максимальное значение рН в катодной камере достигается около поверхности электрода. При образовании пузырьков водорода на их поверхности формируется двойной электрический слой, обусловленный адсорбцией гидроксид ионов. В результате величина рН вблизи поверхности пузырьков лишь незначительно меньше рН приэлектродного слоя и превышает рН в обьеме раствора. Образование частиц гид- роксида металла облегчено в зоне максимального значения рН на межфазной границе электрод-раствор либо пыэурек - раствор, играющей роль центра кристаллизации. В то же время сила тока, необходимая для образования гидроксида металла, значительно превышает предельную диффузионную силу тока для гидроксида металла. В результате этого вблизи электродного слоя концентрация ионов металла близка к нулю и образования гидроксида металла на поверхности электрода практически не происходит. Таким образом, преимущественное образование частиц гидроксидов металлов происходит на поверхности пу- зырька, что эквивалентно успешному зяхва- ту частицы пузырьком.

Стадия захвата является основной, лимитирующей процесс флотации. Поэтому. уже в катодной камере происходит извлечение 90 - 99% гидроксидов металлов Таким образом, на электрофлотационную доочист- ку подается раствор с содержанием металла в 10 - 100 раз ниже исходного. Использование двухсекционной очистки позволяет уве- личить эффективность процесса, обеспечивая извлечение до 99,9% гидроксида металла, при остаточной концентрации металла 0,1 - 0.4 мг/л.

Кислота, образующаяся в аналите, используется для подкисления очищенной ванны. Таким образом, при данном способе очистки, в отличие от реагентного, не происходит увеличения солесодержания раствора.

Способ осуществляют с помощью устройства, представленного на чертеже.

Устройство включает корпус 1, разделенный перегородкой 2 на секции предварительной электрообработки воды и электрофлотационной очистки с размещенным в ней комплектом нерастворимых горизонтальных электродов 3. патрубки 4 и 5 соответственно для подачи сточной воды и отвода очищенной воды и приспособление 6 для отвода шлама. Секция предварительной электрообработки выполнена в виде ди- афрагменного электролизера с использованием анионообменной мембраны 7 и вертикальных нерастворимых электродов 8,9. Патрубок 4 ввода сточной воды

расположен в нижней части катодной камеры, и последняя расположена на одном уровне с секцией электрофлотационной очистки и отделена от нее переливной перегородкой 2 с высотой 0,3 - 0,8 от высоты секции электрофлотационной очистки. Анодная камера снабжена патрубками 10 и 11 соответственно для ввода и вывода электролита. Соотношение объемов анодной,

0 катодной камер и секции электрофлотационной очистки составляет 1:2 - 4:7 - 15 соответственно, что обеспечивает необходимое соотношение времени пребывания раствора вданных камерах. Заданная

5 высота переливной перегородки обеспечивает сохранение пенного слоя в верхней части аппарата при перетоке жидкости из катодной камеры в секцию электрофлотационной доочистки.

0Устройство работает следующим образом.

Сточная вода, содержащая ионы одного из металлов: Си2+, МГ, Cr3+, Zn2+, Fe2+, Fe3 и др. или их смеси при концентрации 10 5 500 мг/л подается через патрубок 4 в катодную часть дополнительной камеры. В результате электролиза на катоде (9) происходит реакция выделения водорода, приводящая к подщелачиванию раствора.

0 Образование частиц гидроксида металла происходит на поверхности высокодисперсных пузыоьков водорода. При этом возникают флотокомплексы частица - пузырек, всплывающих в данной камере. Неудален5 ные в первой камере частицы гидроксидов металлов извлекаются в камере элекрофло- тационной доочистки за счет работы электродного блока (3). Очищенная вода, имеющая рН 8 -10, подкисляется до

0 р( - 8 за счет кислоты, образующейся в анодной камере корректора в результате реакции выделения кислорода на аноде (8). Флотошлам удаляется непрерывно или периодически с поверхности раствора в катод5 ной камере электрокорректора и камере электрофлотационной доочистки приспособлением 6. Выделяющиеся газы отводятся через верхнюю часть камеры.

Катодная и анодная камеры разделяют0 ся диафрагмой (мембраной) 7, либо анионообменной мембраной, так как в последнем случае полностью исключается проскок катионов металлов из сточной воды в кислоту, используемую для подкисления очищенной

5 воды.

П р и м е р 1. Сточная вода, содержащая ионы Ni в концентрации 50 мг/л при , подается в аппарат на обработку. Объем катодной, анодной камер и секции электрофлотационной очистки составляет 0.13; 0.4;

1 л, что соответствует отношению 1:3,1:7,7. Расход жидкости 10 л/ч. Объемная плотность тока в катодной камере корректора 0,45 А/л, в камере электрофлотационной доочистки 0,2 А/л, что составляет 0,44 от плотности тока в катодной камере, Остаточная концентрация никеля после катодной камеры корректора 2,2 мг/л, что соответствует степени очистки 95,6%. Остаточная концентрация никеля на выходе из установки 0,38 мг/л, что соответствует общей степени очистки 99,24%. При реагентной обработке содержание Na2S04 увеличилось бы на 121 мг/л

П р и м е р 2. Сточная вода, содержащая ионы Cd в концентрации 200 мг/л при рН 5,5 подается в аппарат на обработку. Аппарат идентичный. Расход жидкости 15 л/ч. Объемная плотность тока в катодной камере корректора 0,6 А/л; в камере электрофлотационной доочистки 0,3 А/л, что составляет 0,5 от плотности тока в катодной камере. Остаточная концентрация кадмия после катодной камеры корректора 3,1 мг/л, что соответствует степени очистки 98,45%. Остаточная концентрация кадмия на выходе из установки 0,20 мг/л. что соответствует общей степени очистки 99,90%. При реагентной обработке содержание N32S04 увеличилось бы на 253 мг/л.

П р и м е р 3. Сточная вода, содержащая ионы Си в концентрации 100 мг/л при , подается в аппарат на обработку. Аппарат идентичный. Расход жидкости 20 л/ч. Объемная плотность тока в катодной камере корректора 0,85 А/л; в камере электрофлотационной доочистки 0,25 А/л, что составляет 0,29 от плотности тока в катодной камере. Остаточная концентрация меди после катодной камеры корректора 2,3 мг/л, что соответствует степени очистки 97,7%. Остаточная концентрация меди на выходе из установки 0,13 мг/л, что соответствует общей степени очистки 99,87%. При реагентной обработке содержание NaaSO увеличилось бы на 224 мг/л.

П р и м е р 4. Сточная вода, содержащая

+9 4-1+ Ч-+смесь ионов Си , Ni , Fe , Cr в концентрациях 100, 50, 50, 50 мг/л соответственно при рН-4,8, подается в аппарат на обработку. Аппарат идентичный. Расход жидкости 12 л/ч. Объемная плотность тока в катодной камере корректора 0,8 А/л; в камере электрофлотационной доочистки 0,45 А/л. Остаточная концентрация на выходе из установки: меди 0,12 мг/л никеля 0,26 мг/л, железа 0,10 мг/л, хрома 0,10 мг/л, что соответствует общей степени извлечения

99,88%; 99.55%; 99,80; 99,80% соответственно.

При м е р 5. Сточная вода, содержащая ионы Си 4 в концентрации 100 мг/л при

, подается в аппарат на обработку. Аппарат идентичный. Расход жидкости 20 л/ч. В таблице приведены экспериментальные данные по остаточной концентрации меди на выходе из установки и общей степени

очистки при различных плотностях тока в катодной камере и секции флотационной очистки.

Как видно из таблицы, при объемной плотности тока в катодной камере 0,4 1.0 А/л и плотности тока в секции электрофлотационной доочистки, составляющей 0,2 - 0,6 от плотности тока в катодной камере, остаточная концентрация меди составляет 0,24 - 0,38 мг/л, что соответствует

степени извлечения 99,62 - 99,76%.

При использовании прототипа возрастает число технологических операций, в то же время остаточная концентрация металлов велика и составляет 0,5 - 2 мг/л.

Формула изобретения

1.Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов включающий нейтрализацию и электрофлотационную обработку, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки и упрощения процесса, нейтрализацию осуществляют электрохимически при объемной плотности

тока в катодной камере 0,4 - 10, А/л, а электрофлотационную обработку ведут при объемной плотности тока, составляющей 0,2 - 0,6 от плотности тока в катодной камере.

2.Устройство для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, содержащее

корпус, разделенный на секции предварительной электрообработки воды и электрофлотационной очистки с размещенными в ней комплектом нерастворимых горизонтальных электродов, патрубки для подачи сточной воды и отвода очищенной воды и приспособление для отвода шлама, отличающийся тем, что. с целью повышения степени очистки и упрощения процесса,

секция предварительной электрообработки выполнена в виде диафрагменного электролизера с использованием анионообменной мембраны, при этом патруСюк ввода сточной воды расположен в нижней части катодной камеры, и последняя расположена на одном уровне с секцией электрофлотационной очистки и отделена от нее переливной перегородкой с высотой 0,3 - 0,8 от высоты секции электрофлотационной очистки, а анодная камера снабжена патрубкгми для

ввода и вывода электролита, причем соотношение объемов анодной, катодной камер и

секции электрофлотационной очистки составляет 1:2 - 47 - 15 соответственно.

Изобретение относится к области очистки сточных вод гальванических производств от ионов металлов. Цель изобретения - повышение степени очистки и упрощение процесса. Указанная цель достигается тем, что согласно способа очистки сточных вод от ионов тяжелых цветных металлов, включающего нейтрализацию и электрофлотационную обработку, нейтрализацию осуществляют электрохимически при обьемной плотности тока катодной камере 0,4-1,0 А/л с последующей злектрофлотаци- онной доочисткой при объемной плотности тока, составляющей 0,2 - 0,6 от плотности тока в катодной камере. Устройство для очистки сточных вод содержит корпус, разде ленный на секции предварительной электрообработки воды и электрофлотационной очистки с размещенным в нем комплектом нерастворимых горизонтальных электродов, патрубки для подачи сточной воды и отвода очищенной воды и приспо собление для отвода шлама, при этом секция предварительной электрообработки выполнена в виде диафрагменного электролизера с использованием анионообменной мембраны, патрубок ввода сточной воды расположен в нижней части катодной камеры, и последняя расположена на одном уровне с секцией электрофлотационной очистки и отделена от нее переливной перегородкой с высотой 0,3 -- 0,8 от высоты сек ции электрофлотационной очистки г анодная камера снабжена патрубками для ввода и вывода электролита, причем соотнс шение объемов анодной, катодной камер и секции электрофлотационной очистки составляет 1:2 - 4:7 - 15 соответственно 2 с п.ф-лы 1 ил. 1 табл to И IL О XJ ел 14) сл

Л

Кислый, электролит

w -il Lb« /

Электра- Сточная

/turn

вода

У

Ф/iomo ш/ianПе«М)ц

J

У

fl

5

Очищенная дода