Способ извлечения тяжелых металлов из сточных вод Советский патент 1992 года по МПК C02F1/62 

Изобретение относится к области очистки сточных вод от тяжелых металлов и может быть использовано для очистки сточных вод производства печатных плат, где промывные сточные воды загрязнены аммиакатны- ми комплексами меди, комплексами свинца, олова и другими цветными металлами.

Целью изобретения является групповое извлечение ионов меди, свинца и олова из сточных вод производства печатных плат.

Указанная цель достигается тем, что в способе извлечения тяжелых металлов из сточных вод путем сорбции их полиакрило- нитрильным волокном с амино-фосфорны- ми группами, согласно изобретению, сорбцию осуществляют фильтрацией сточных вод через волокно при рН 9 4-9,5 со скоростью 5-7,5 м/ч, после чего из волокна элюируют ионы тяжелых металлов серной кислоты, а затем азотной кислотой со скоростью 1-2 м/ч и далее извлекают тяжелые металлы из элюата известными методами.

Предлагаемые условия сорбции тяжелых металлов на волокне позволяют извлечь из сточных вод не только медь, трудно извлекаемую из аммиакатных комплексов известными методами, но и свинец и олово.

связанные в комплексы, и разложить эти комплексы не в водной среде, а прямо на акрилонитрильном волокне. При фильтрации сточных вод через полиакрилонитрильное волокно с амино-фосфорными группами медно-аммиакатные комплексы (Си(МНз)Г осаждаются, образуя хелатные (внутриком- плексные) соединения с волокном, без разрушения его, при рН 9.4-9.5. При этих же условиях из аммиачных растворов сорбируются на волокне комплексы свинц.з и олова при скорости фильтрации 5,0-7.5 м/ч Такие условия позволяют повысить полному извлечения тяжелых металлов из раствора за счет улучшения кинетики процесса сорбции Значения рН и скорость фильтрации выбраны оптимальными т к сорбирование металлов при рН менее 9 4 и более 9.5 ухудшается и полнота извлечения уменьшается а скорость фильтрации более 7,5 м/ч снижает полноту извлечения, менее 5 м/ч экономически нецелесообразно. Сорбированные на волокне тяжелые металлы далее элюируют серной кислотой, что позволяет разрушить образовавшиеся комплексы меди ь перевести метаяла в раствор (элюат) в виде CuSO. При этом для полного извлечения ионов ме(Л

С

vi о о со ел о

ди элюирование ведут до исчезновения сине-голубой волокна, что достигается при скорости вымывания 1-2 м/ч 10%-ной серной кислотой. Далее из волокна элюируют ионы свинца и олова 1 N азот- ной кислотой также со скоростью 1-2 м/ч. Эта скорость оптимальная, т.е. при увеличении ее более Гм/ч сте пень десорбции снижается, а п ри умёньшении скорости менее 1 м/ч ЙрЪцесс затягив аётся1, что экономиче- ски невыгодно. Извлеченные из волокна ионьг тяжелых металлов далее из раствора элюата известными методами выделяют в виде металлической меди (например, электролизом), олова и свинца.

Технология способа заключается в следующем, Сточные воды, образующиеся в процессе изготовления печатных плат, фильтруют через ионообменную колонку из органического стекла высотой 850 мм и ди- аметром 110 мм. загруженную 2,2 кг модифицированного полиакрилонитрильного волокна с амино-фосфорными группами - фоспан . Фильтрацию осуществляют при рН 9,4-9,5 со скоростью 5,0-7,5 м/ч, пропуская сточные воды сверху вниз. На входе и выходе из колонки определяют концентрации меди, олова и свинца атомно-абсорбцион- ным и полярографическим методами. Далее из волокна злюируют ионы металлов, про- изводя десорбцию сначала меди 10%-ной серной кислотой со скоростью 1-2 м/ч до исчезновения сине-голубой окраски волокна-сорбента, после чего элюируют ионы олова и свинц а 1N азотной кислотой со ско- ростью 1-2 м/ч. Из полученных концентрированных растворов элюатов меди в виде CuS04 выделяют металлическую медь электролитическим методом,а из концентрированных растворов азотнокислого свинца и олова выделяют металлы реагентным мето- .дом.

Способ извлечения тяжелых металлов из сточных вод подтверждается следующими конкретными примерами.

П р и м е р 1. По описанной выше технологии извлекают тяжелые металлы из сточных вод. Через ионообменную колонку высотой 850 мм и диаметром 110 мм, снаряженную 2,2 кг модифицированного полиак- рилонитрильного волокна - фоспан, пропускают сверху вниз с различной скоростью 3,5; 7,5; 10 м/ч. промывные сточные воды при рН 9,4. образующиеся в процессе производства печатных плат. На входе и выходе из колонки определяют концентрацию меди, свинца и олова атомно-абсорбци- онным и полярографическим методами. По концентрации на входе Свх. и выходе Свых. определяют степень извлечения металла из

сточных вод, Результаты представлены в табл.1,

Пример 2. В аналогичных условиях примера 1 пропускают сточные воды при различных рН с постоянной скоростью 5 м/ч для определения оптимальной рН сорбции тяжелых металлов по степени наибольшей полноты их извлечения, Результаты представлены в табл.2.

П р и м е р 3. Десорбцию сорбированной на волокне меди проводят раствором 10%- ной серной кислоты, пропуская ее снизу вверх со скоростью 1-5 м/ч в количестве 2-х объемов колонки. Скорость элюирования, количество сорбированной и десорбирован- ной меди, и полнота вымывания меди из волокна (% десорбции) представлены в табл.З.

П р и м е р 4. Десорбцию сорбированно- ю на волокне свинца и олова проводят раствором азотной кислоты после вымывания ионов меди (конец десорбции меди определяли по исчезновению голубой окраски волокна - сорбента). Азотную кислоту пропускают снизу вверх со скоростью 1-5 м/ч в количестве 2-х объемов колонки. Скорость элюирования и полнота извлечения из волокна олова и свинца (% десорбции) представлены в табл.4

Из результатов, представленных в таблицах 1-4, следует, что наибольшая полнота группового извлечения амиакатных комплексов меди,олова и свинца на полиакрило- нитрильном волокне осуществляется при скорости фильтрации сточных вод 5,0- 7,5м/ч, достигая 98-99 % по меди, 86-97 % по свинцу, 67-68 % по олову (табл.1). При этом рН сорбции наиболее оптимально 9,4- 9,5, исходя из степени извлечения этих металлов при скорости фильтрации 5 м/ч (табл.2).

При разложении комплексов тяжелых металлов на волокне скорость элюирования кислотой 1-2 м/ч позволяет наиболее полно перевести в элюат ионы меди (95-Э6 % десорбции, табл.З), а также ионы свинца (80% десорбции) и ионы олова (65% десорбции. табл.4). При этом получаемые концентрированные растворы - элюаты пригодны без дополнительной обработки для извлечения металлической меди, олова и свинца. При этом увеличивается полнота использования сорбента - фоспана за счет лучшего проникновения сорбируемого компонента внутрь сорбента - волокна.

Кроме того, исключается технологическая стадия разделения сорбента и элюата и уменьшаются потери элюата за счет разложения комплексов металлов не р водной среде, а прямо на акрилонитрильнсм волокне. При этом замены сорбента не требуется и он может бьпь многократно использован в процессе очистки промышленных сточных вод. В промышленном эксперименте заявляемым способом достигнута степень очистки сточной промывной воды по меди до 0,001 мг/л и полнота извлечения меди - 98,5%.

Способ извлечения тяжелых металлов из сточных вод может решить проблему санитарной очистки воды гальванических производств, представляющую проблему защиты окружающей среды.

0

Формула изобретения Способ извлечения тяжелых металлов из сточных вод сорбцией полиакрилонитриль- ным волокном с амино-, фосфорнокуслотны- ми группами, отличающийся тем, что, с целью группового извлечения ионов меди, свинца и олова из сточных вод производства печатных плат, сорбцию осуществляют фильтрацией при рН 9,4-9,5 со скоростью 5,0-7,5 м/ч с последующим элюированием ионов металлов последовательно серной и азотной кислотами со скоростью 1-2 м/ч.

Сущность изобретения: сточные воды производства печатных плат, содержащие аммиачные комплексы меди, свинцу и олова, фильтруют через полиакрилонитрильное волокно с амино- фосфорно-кислотныии группами со скоростью 5,0-7,5 м/л при рН 9,4-9,5 Элюируют ионы металлов из волокн.з последовательно серной и азотной кислотами со скоростью 1-2 м/ч. Способ обеспечивает санитарную очистку аммиачных стопных вод производства печатных плат. 4 табл

15

Таблица

Таблица2

ТаблицаЗ

Таблица4