Способ очистки сточных вод от соединений серы и коллоидных примесей Советский патент 1992 года по МПК C02F1/58 

Изобретение относится к водоподготов- ке, в частности к очистке сточных вод от коллоидных и молекулярно-растворенных веществ.

Известны способы очистки сточных вод от дисперсных частиц путем физико-химических методов, включающих обработку химическими реагентами - коагулянтами и флокулянтами, с последующим отстаиванием, фильтрованием, аэрацией и др.

К недостаткам указанных способов относится низкая эффективность очистки от коллоидных частиц в присутствии растворенных органических и неорганических веществ, например в присутствии окисляющихся или восстанавливающихся компонентов, кроме того, указанные физико-химические методы не позволяют получить достаточно крупную фракцию, являющуюся основой очистки во всех названных способах.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки технологических растворов и сточных вод от тиосоединений путем аэрации в кислой среде в присутствии ионов железа при 80-160°С в течение 0,5 - 2,5ч.

Недостатками указанного способа является высокая температура процесса, которая отрицательно влияет на взаимодействующие смеси появлением процессов конвекции, снижающих, эффект удаления коллоидных мелкодисперсных частиц, содержащих в основном ионы железа, и тем самым ухудшает очистку от соединений серы и ионов железа.

Цель изобретения - повышение степени очистки.

Поставленная цель достигается путем взаимодействия сточных вод, содержащих соединения серы, с ионами железа, при соотношении диоксида серы к ионам железа, равном 1 : 1,5-2,5.

При этом очистку ведут при величине окислительно-восстановительного потенциVI

W Os

ю

-N VI

ала 0,29 - 0,44 В сначала при рН 4,2 - 5.5 до образования элементарной серы, а затем при рН 9,2- 10,6.

При этом происходит восстановление диоксида серы в элементарную серу и обра- зование новой твердой фазы. Процессы об- разования зародышей твердой фазы ускоряются в присутствии ионов двухвалентного железа. Формирующаяся новая поверхность активно адсорбирует из воды коллоидные примеси и неорганические ионы, в результате чего достигается эффект очистки.

При этом первоначально в объеме раствора протекает химическая реакция. S4++Fe2+ + Fe3+ (1)

В кислой среде при рН 4,2-5,5 имеет место также электрохимическая реакция;

H2S03 + 4H+ + 4e 3H20 (2)

Окислительно-восстановительный по- тенциал (ОВП) такой системы составляет 0,440 В. На поверхности электрода при подаче разности потенциалов на электродную пару происходит образование из растворенного в воде кислорода гидроксил-ионов: Оа + 2Н20+ 4е (3)

ОВП такого раствора составляет 0,401 В.

Далее при рН 9,2 - 10,6 имеет место электрохимическая реакция:

Fe(OH)2+H20 (OH)3+ Н++ е (4)

ОВП реакции составляет 0,290-0,440 В.

В процессе очистки параметры рН и ОВП взаимосвязаны, вместе с тем каждый из них выполняет строго определенную функцию, вследствие чего необходим контроль отдельно каждого из параметров.

Способ осуществляют следующим образом.

В емкость, оборудованную мешалкой и электродной парой, состоящей из платинового индикаторного электрода и хлорсереб- ряного электрода сравнения, подают сточные воды цеха приготовления сульфата железа (II) и сточные воды после башни ох- лаждения диоксида серы при эквивалентном соотношении диоксида серы к ионам железа в пределах, указанных в качестве оптимальных. Определяют окислительно- восстановительный потенциал и величину рН смеси, Перемешивание смеси осуществляют в течение 5 мин, после чего наблюдают помутнение смеси. Далее к смеси добавляют раствор гидроксида натрия и определяют величину рН полученной смеси. Перемешивают в течение 5 мин, после чего наблюдают образование большого количества быстро оседающих хлопьев, отстаивают в течение 30 мин и определяют качество

очищенной воды стандартными фотоколориметрическими методами.

Для реализации способа используется стандартная электродная система, состоящая из платинового основного электрода и вспомогательного хлорсеребряного электрода. Важной характеристикой способа является то, что указанная электродная система служит для двух целей. С ее помощью можно измерять ОВП (с помощью иономера), а также задавать необходимые величины электродных потенциалов (с помощью, например, потенциостата). Необходимые значения рН контролируются обычным потенциометрическим методом (рН-метрия) и корректируются традиционными приемами (например, реагентными).

Необходимые величины ОВП достигаются путем создания определенной разности потенциалов на указанной электродной паре, за счет чего происходит электролиз воды и образование компонентов, способствующих протеканию целевой реакции.

Пример1. В стеклянном сосуде, оборудованном мешалкой и электродной парой, состоящей из платинового индикаторного электрода и хлорсеребряного электрода сравнения, смешивают по 1 л сточных вод цеха приготовления сульфата железа (II) и сточных вод после башни охлаждения диоксида серы. Сточные воды цеха приготовления сульфата железа имеют следующие физико-химические показатели качества: содержание ионов железа 0,81 мг-экв/л, взвешенных веществ 11,4 мг/л, мутность 14,8мг/л, цветность 76 град. ХКШ, содержание кальция 3,7 мг-экв/л, магнитя 2,9 мг- экв/л, натрия 0,7 мг-экв/л, сульфатов 0,92 мг-экв/л, хлоридов 0,66 мг-экв/л, рН 8,2, Сточные воды после башни охлаждения диоксида серы имеют следующие показатели: содержание ди оксида серы 0,425 мг-экв/л, взвешенных веществ 1,8 мгл, мутность 3,4 мг/л, цветность 39 град. ХКШ, содержание кальция 0.8 мг-экв/л, магния 0,5 мг-экв/л, натрия 0,4 мг-экв/л, сульфатов 0,21 мг- экв/л- хлоридов 0,23 мг-экв/л, рН 2,1. При этом эквивалентное соотношение диоксида серы к ионам железа составляет 1:1,9. Определяют окислительно-восстановительный потенциал и величину рН смеси. ОВП составляет 0,431 В, рН 5,6. Продолжают перемешивание в течение 5 мин, после чего прекращают и наблюдают помутнение раствора за счет образования элементарной серы. Добавляют к смеси 3,2 мл 0,1 н. раствора гидроксида натрия и определяют величину рН, которая составляет 9,8, Перемешивают жидкость в течение 5 мин. Затем отстаивают суспензию в течение 30 мин и определяют в

осветяенной воде мутность и цветность стандартными фотоколориметрическими методами; содержание железа - стандартным фотоколориметрическим методом с реактивом - сульфосалициловой кислотой, кальция и магния - стандартным трилоно- метрическим методом; натрия - ион-селективным потенциометрическим методом, хлоридов - стандартным меркуриметриче- ским методом; сульфатов - стандартным ве- совым методом. В осветленной воде мутность составляет 0,2 мг/л (97,8%), цветность 7 град. ХКШ (87,8%), железо 0,004 мг-экв/л (99,0%), кальция 0,09 мг-экв/л (95,9%), магний ОЛ1 мг-экв/л (93,5 %), натрий 0,5 мг-экв/л (11,2 %), сульфаты 0,17 мг- экв/л (85,0%), хлориды 0,41 мг-экв/л (11,4 %). В скобках приведены степени очистки воды по каждому ингредиенту.

Другие примеры осуществления предлагаемого способа в заявляемых пределах и вне их приведены в таблице.

0

5

0

Сравнение результатов опытов по таблице показывает, что наибольшая интенсивность процесса очистки отмечается в предлагаемом диапазоне парамтеров процесса, что свидетельствует об их оптимальности. При этом степень очистки от ионов железа повышается на 17-20%, от коллоидных примесей на 30-35%, от сульфат-ионов на 35-40%.

Формула изобретения Способ очистки сточных вод от соединений серы и коллоидных примесей путем их взаимодействия с ионами железа, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, взаимодействие осуществляют при соотношении диоксида серы и ионов железа 1 ; 1,5 - 2,5, а очистку ведут при величине окислительно-восстановительного потенциала 0,29-0,44 В сначала при рН 4,2-5,5 до образования элементарной серы, а затем при рН 9,2-10,6.

Сущность изобретения: с целью повышения степени очистки сточных вод взаимодействие осуществляют при соотношении диоксида серы к ионам железа, равном 1:(1,5-2,5), а очистку ведут при величине окислительно-восстановительного потенциала 0,29-0,44 В сначала при рН 4.2-5,5 до образования элементарной серы, а затем при рН 9,2-10,6. 1 табл.