Способ ионообменной очистки сточных вод от никеля Советский патент 1992 года по МПК C02F1/42 

Изобретение относится к способу очи- сткл сточных вод от никеля, в частности к ионообменным способам очистки промывных сточных вод процесса никелирования и организации оборотного водоснабжения, может быть использовано для предприятий машиностроительной, металлургической, электротехнической, электронной и другой промышленности с возвратом очищенной воды и для создания локальных систем безотходной технологии.

Существует несколько способов очистки никельсодержащих сточных вод: реаген- тный, биологический, сорбционный и прочие . Наиболее целесообразно применять для очистки сточной воды и извлечения никеля с целью их возврата в производственный процесс метод ионного обмена.

Сущность известных способов очистки сточных вод от никеля с использованием ионитов заключается в пропускании их через слой катионита с последующей десорбцией никеля раствором кислоты.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения никеля из сточных вод, включающий последовательное пропускание воды через две колонки: первая со слабокислотным ка- тионитом КБ-4 в натриевой форме; вторая - фильтр смешанного действия - загружена смесью сильнокислотного катионита КУ-2 в

vj GO 00 СЛ

00

водородной форме и сильноосновного ани- онита АВ-17 в гидроксильной форме.

Недостатком известного способа является использование слабокислотного катио- нита в натриевой форме, что связано с дополнительной обработкой сорбента гид- роксидом натрия после его регенерации кислотой с целью извлечения никеля. Это удорожает процесс за счет дополнительной технологической операции на первой ко- лонке (перевод ионита в солевую форму после кислотной регенерации) и дополнительного расхода дорогого реагента - гидроксида натрия. Кроме того, при такой схеме в очищаемую воду при извлече- нии никеля на первой колонке с катионита выделяется эквивалентное количество натрия, для удаления которого при организации оборотного водоснабжения (получения деионизованной воды) в технологической схеме необходимо наряду с анионитом предусмотреть дополнительно сильнокислотный катионит или, фильтр смешанного действия (ФСД).

Целью изобретения является удешевле- ние процесса за счет исключения стадии перевода слабокислотного катионита в натриевую форму, уменьшения количества ис- пользуемых ионитов и реагентов, сокращения числа фильтров(ионообменных колонок) и времени очистки.

При осуществлении способа очистки сточных вод, извлечения никеля и организации оборотного водоснабжения- в качестве сорбирующего материала используют смесь слабокислотного катионита в водородной форме и сильноосновного анионита в гидроксильной форме. Пе ред регенерацией смесь ионитов разделяют путем подачи воды противотоком со скоростью 3,9- V 1,1 см/с и регенерируют раздельно. Предлагаемый способ дает возможность отказаться от перевода водородной формы слабокислотного катионита в солевую и ликвидировать колонну с сильно- кислотным катионитом для сорбции выделяющегося натрия и других одновалентных катионов. Использование же известного способа позволяет только извлечь никель из сточной воды, в которую в эквивалентном качестве поступает ион натрия, накопление которого затрудняет повторное применение очищенной от никеля сточной воды.

о

Пример. В колонку сечением 1,0 см загружают смесь катионита КБ-4 в водород- ной форме и анионита АВ-17 в гидроксильной форме при соотношении 1:1 по обменной емкости при равномерном распределении обоих ионитов по высоте слоя (3 см). Через колонку пропускают 1000 мл

раствора, содержащего 100 мг Ni/л со скоростью 0,3 уд.об./мин. Напором воды снизу с линейной скоростью 5-10 см/с разделяют сорбенты, анионит АВ-17 всплывает, а катионит КБ-4, отработанный по никелю, остается в нижней части колонки. Катионит КБ-4 регенерируют 0,5 н.раствором серной (или соляной) кислоты, а отделенный анионит регенерируют 0,5 н.раствором гидроксида натрия. После регенерации сорбенты смешивают и вновь используют для очистки воды,

В табл. 1 представлены результаты очистки промывной воды от никеля при разной степени очистки (один и два порядка) на слабокислотном катионите, используемом в различных вариантах, при скорости пропускания раствора 60 мл/ч, концентрации никеля 100 мг/л, высоте слоя сорбента 3,0 см, диаметре колонки 1,0 см .

Из табл. 1 следует, что при использовании смеси слабокислотного катионита в водородной форме и сильноосновного анионита в гидроксильной форме объем очищенной воды увеличивается в 100 раз по сравнению с использованием только водородной формы катионита и более, чем в два раза, при использовании натриевой формы катионита при прочих равных условиях эксперимента.

Из табл. 1 видно, что эффект достигается за счет уменьшения размытия равновесного фронта никеля при его перемещении по смешанному слою сорбентов.

В табл. 2 приведены данные по степени извлечения никеля при различном соотношении слабокислотного катионита и сильноосновного анионита в смеси.

Из табл. 2 следует, что соотношение ионитов по обменной емкости 1:1 оптимально, так как обеспечивает эквивалентность обмена. При меньшем, чем 1:1, количестве взатого в смеси анионита наблюдается проскок иона никеля в фильтрат: при соотношении 1:0,5 С/Со 0,16, при соотношении 1:0,75 С/Со 0,03 за счет того, что емкость слабокислотного катионита используется не полностью.

При большем, чем 1:1 количестве, взятого в смеси анионита в колонке наблюдается выпадение осадка гидроксида никеля. При этом увеличивается обьем очищаемой от никеля воды, но существенно ухудшается гидродинамика процесса, слой ионитов забивается выпадающим гидроксидом никеля, замедляется скорость фильтрации.

После обработки смешанного слоя сорбентов их разделяют путем подачи воды

противотоком с линейной скоростью от 3,9- до 1,1 см/с.

В табл. 3 приводится обоснование скорости подачи воды для разделения смеси ионитов перед ре/енерацией.

Разделенные иониты регенерируют отдельно: катионит - 0,5 н.раствором серной или соляной кислот; анионит - 0,5 н.раствором гидроксида натрия(такой способ регенерации используется в ионообменных процессах).

Таким образом, предлагаемый способ за счет применения смеси слабокислотного катионита в водородной форме и сильноосновного анионита в гидроксильной форме и специального приема разделения отработанной смеси ионитов перед регенерацией обеспечивает возможность очистки сточной воды от никеля до требуемой концентрации и возврата ее в промывную ванну, а также извлечение никеля в виде концентрированного раствора и использование его для корректировки ванн никелирования.

Способ позволяет исключить перевод слабокислотного катионита в натриевую форму после кислотной регенерации; использование дополнительно сильнокислот0

ного катионита для извлечения натрия, удешевив тем самым процесс очистки сточных вод и ускорив его за счет сокращения числа операций.

Технико-экономическое преимущество предлагаемого способа состоит в уменьшении технологических операций и получении большего объема очищенной до необходимой степени воды.

Формула изобретения

Способ ионообменной очистки сточных вод от никеля путем пропускания воды че5 рез ионобменные сорбенты с последующей их регенерацией, отличающийся тем, что, с целью удешевления и ускорения очистки, уменьшения количества используемых ионитов и реагентов, в качестве ионообмен0 ных сорбентов используют смесь слабокислотного катионита в водородной форме и сильноосновного анионита в гидроксильной форме при соотношении 1:1 по обменной емкости, при этом перед регенерацией

5 смесь ионитов разделяют путем подачи воды противотоком со скоростью 3,9- V 1,1 см/с и регенерируют раздельно.

Таблица 1

Изобретение относится к способу ионообменной очистки сточных вод от никеля, в частности очистки промывных вод процесса никелирования, на предприятиях машиностроительной, металлургической, электротехнической, электронной и др. отраслях промышленности с возвратом очищенной воды и для создания локальных систем безотходной технологии и позволяет удешевить и ускорить процесс очистки, а также уменьшить количество используемых иони- тов и реагентов. Способ ионообменнойочи- етки сточных вод от никеля осуществляют путем пропускания воды через ионообменные сорбенты с последующей их регенерацией, при этом в качестве ионообменных сорбентов используют смесь слабокислотного катионита в водородной форме и сильноосновного анионита в гидроксильной форме с соотношением 1:1 по обменной емкости. Перед регенерацией смесь ионитов разделяют путем подачи воды противотоком со скоростью 3,9- V 1,1 см/с и регенерируют раздельно. 3 табл. (Л С

Форма слабокислотного катионита

Объем очищенной от никеля воды, мл. при С/Со

0,1

0,01

Катионит в водородной форме 1,2 мл в смеси с инертным сополимером стирола и ДВБ 1,8мл

Катионит 1,2 мл в натриевой форме в смеси с инертным сополимером стирола и ДВБ 1,8мл

Катионит1/2 мл в водородной форме в смеси с сильноосновным аниоиитом в гидроксильной форме 1,8 мл; отношение обменных емкостей 1:1

0,1

0,01

11,0

3,6

270,0

160,0

410,0

360,0

Скорость подачи воды, см/с

, 1,,

3,,1

1,,4 ,4

Таблица 2

Таблица 3

Поведение слоя ионитов

Слой неподвижен Расширение слоя по высоте без полного

разделения на компоненты Разделение слоя ионитов на катионит в никелевой форме (внизу колонки) и анионит в

сульфатной форме (вверху колонки)

Наблюдается унос анионита с потоком воды

Унос анионита и катионита