Способ очистки ванадийсодержащих сточных вод Советский патент 1992 года по МПК C02F1/62 

Изобретение относится к очистке вод от тяжелых металлов, в частности ванадия, и может быть использовано в металлургической и теплоэнергетической промышленности для выделения концентратов ванадия.

В теплоэнергетической промышленности такие сточные воды образуются при промывке мазутных котлов и регенеративных воздухо-подогревателей (РВП) водой от наслоений золошлаков и золы уноса. Кроме того, значительный объем сточных вод, содержащих ванадий, может быть получен в процессах подготовки мазутных шлаков ГРЭС к металлургическому переделу, В этом случае в воде может содержаться до 0,5 г/л ванадиевых соединений (в расчете на VaOs). Очистка этих стоков представляет значительные трудности, так как традиционные методы осаждения тяжелых металлов оказываются не оптимальными для ванадия, что связано с повышенной растворимостью ванадатов в щелочных средах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки сточных вод от тяжелых металлов, в частности от ванадия, заключающийся в обработке сточной воды гуминовы- ми веществами, выделенными из торфа, при массовом соотношении метадл:гуминовое вещество 1:50 и более. Показана эффективность его использования для осаждения ионов ртути. Однако известный способ недостаточно эффективен по отношению к очистке катионных и анионных форм ванадиевых соединений из водных растворов, что связано с гетерофазным протеканием процесса очистки и особенностями физико-химических свойств гуминовых веществ, выделенных из торфа. Повышенные количества гуминовых веществ усложняют технологию и снижают эффективность очистки. Кроме того, использование больших количеств гуминовых веществ (соотношения 1:50 и более) может вызывать вторичное загрязнение сточной воды, на этот раз гума- тами, Указанные недостатки снижают степень воды от ванадия.

Цель изобретения -увеличение степени очистки воды от ванадия.

Указанная цель достигается тем, что в качестве гуминовых веществ используют аммонийные соли гуминовых кислот (АГК).

W

Ё

-ч со

Os

о

4 00

выделенных из бурого угля при массовом соотношении с ванадием от 15:1 до 27:1.

Щелочные растворы АГК из бурого угля получаются с концентрацией 2,0-2,5 мас.%, рН растворов гуматов изменяется от 9,9 до

11.0.

Гуминовыс кислоты из торфа и угля принципиально друг or друга не отличаются, однако различный характер происхождения влияет на частичное изменение химической структуры молекул гуминовых кислот и как, следствие, их молекулярную массу. Для гуминовых кислот, выделенных из бурого угля, характерна более однородная структура молекул гуминовых кислот, связанная с увеличением количества ароматических колец при сохранении количества функциональных (карбоксильных и феноль- ных) групп. Изменение структуры гуминовых кислот приводит к возрастанию средней молекулярной массы продуктов, выделенных из бурых углей, по сравнению с торфяными гуминовыми кислотами. Максимальная молекулярная масса полиассо- циатов гуминовых кислот из торфа может достигать 10000-22000, в то время как для гуминовых кислот бурых углей эта величина достигает 35000 и даже 100000 у.е. Таким образом, более плотная химическая структура гуминовых кислот с большой молекулярной массой из бурых углей при определенных условиях приводит к образованию более плотных осадкой с металлами, которые быстрее осаждаются и для образования которых требуются меньшие количества органического гуминового вещества.

Данные эксперимента по осаждению ванадиевых соединений из сточной воды с помощью гуминовых веществ (аммонийных солей гуминовых кислот), выделенных из торфа и из бурого угля, приведены в таблице.

Использовали полученные по единой методике водные растворы аммонийных солей гуминовых кислот из бурого угля (2 мас.%) и из торфа (1 мас.%), с рН 9,93, В качестве сточной воды использовали промывочные воды, полученные при десуфура- ции мазутных эолошлаков Углегорской ГРЭС, содержащие 54,7 мг/л ванадия и имеющие рН 3,85.

Пример1,В емкость 2 л помещают t л сточной воды, прибавляли 5 мл, 10 мл и т.д., 100 мл, 2%-ного водного раствора АГК, смесь перемешивают в течение 5 мин. Затем выпавший осадок отфильтровывают, а фильтрат анализируют на остаточное содержание D нем ванадия спектрофотометриче- ски. Одновременно ведут наблюдения за изменением рН и характером образующегося на фильтре осадка. Как следует из опытных данных, наблюдается существенное различие в осаждении ванадиевых соединений при относительно небольших массовых

соотношений ванадий:АГК. Если с помощью АГК, полученных на основе гуминовых кислот бурого угля максимальную очистку от ванадия (более 99%), удается достигнуть при соотношении 1:15, то для АГК, получен0 ных из торфа, при этом соотношении эффективность осаждения составляет 67%, Максимум же осаждения для этого реагента достигнут при соотношении 1.50 и более. Кроме того, найдено, что осадки в случае

5 использования производных бурых углей менее аморфны, плотнее и хорошо фильтруются, что улучшает показатели процесса очистки сточных вод от ванадия. Наблюдаемый рост концентрации ванадия в обоих

0 случаях в щелочных средах после максимума очистки объясняется тем, что в этих условиях ванадий находится только а объемной анионной форме поливанадата, что затрудняет его взаимодействие с функциональны5 ми группами гуминовой кислоты. В кислых же средах ванадий присутствует как в анионной форме (/Оз), так и в катионной форме (V02 + и V04), что обуславливает больший эффект взаимодействия гуминовыми веще0 ствами, обладающие-преимущественно ка- тионообмен ными свойствами. При взаимодействии с гуматом аммония происходит образование нерастворимого в воде гумата ванадила, который в виде бурого

5 осадка. В отличие от других щелочных растворов гуминовых кислот использование аммонийных солей приводит также к получению в нейтральных средах ванадата аммония, имеющего ограниченную растео0 римость в воде, что также влияет на степень извлечения ванадия из раствора.

Согласно данным, при использовании для очистки воды от ванадия в качестве гуминовых веществ аммонийных солей гуми5 новых кислот, выделенных из бурого угля (2%-ный водный раствор), наибольший эффект достигается при массовом соотношении ванадий:АГК от 1:15 до 1:27. Уменьшение соотношения менее 1:15 сни0 жает эффективность очистки по причине недостаточного для связывания ванадия количества гумата и недостаточно быстрой скорости образования осадка. Увеличение соотношения более 1:27 снижает эффектив5 ность очистки из-за стерических затрудне- ний при образовании объемных молекул поливанадатов; кроме того, увеличение соотношения нежелательно по причине возможного вторичного загрязнения сточных вод несвязанными гуматами.

Пример 2. К1л сточной воды, содержащей 54,7 мг/л ванадия, добавляют 40 мл 2%-ного водного раствора АГК, полученного из бурого угля. После 5-минутного перемешивания образовавшуюся суспензию отфильтровывают под вакуумом. Остаточное содержание ванадия в стоках 0,5 мг/л, что соответствует 99,1% очистки. Плотный осадок высушивают, после чего он может быть использован для металлургических целей.

П римерЗ. К сточной воде того же составз(объем 1 л) добавляют 60 мл 2%-ного раствора АГК. После ряда стадий (как в при- мере 2) получен плотный осадок и стоки, содержащие 0,6 мг/л ванадия. Эффективность очистки 98,9%.

П р и м е р 4 При добавлении к 1 л сточной воды (содержащей 54,7 мг/л вана- дия) 75 мл 2%-ного АГК получена сточная

0

5

0

вода с остаточным содержанием ванадия 1,1 мг/л.

Способ позволяет добиться высокой степени очистки воды (более, чем на 90%) от ванадия с получением ванадийсодержаще- го продукта, способного к дальнейшей термической переработке металлов.

В таблице представлено содержание ванадия в мг/л в сточной воде после обработки гуминовым веществом (АГК) по известному и предлагаемому способам.

Формула изобретения

Способ очистки ванадийсодержащих сточных вод обработкой гуминовыми веществами с последующим механическим отделением осадка, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки от ванадия, в качестве гуминовых веществ используют аммонийные соли гуминовых кислот, выделенных из бурого угля, при соотношении с ванадием 15 - 27 : 1.

Сущность изобретения: сточные воды подвергают обработке аммонийными солями гуминовых кислот, выделенных из бурого угля при соотношении с ванадием от 15:1 до 27:1. При этом достигается высокая степень очистки (90%) от ванадия с получением ва- надийсодержащего продукта, способного к дальнейшей термической переработке металлов. 1 табл.