Способ очистки сточных вод, содержащих ионы аммония и меди Советский патент 1993 года по МПК C02F1/62 

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов, в частности к очистке сточных вод, содержащих аммиаки ионы цветных металлов, может быть использовано на предприятиях приборостроительной, электронной и химической промышленности.

В сточных водах содержащих ионы аммония и меди образуются устойчивые растворимые комплексы. Для утилизации меди требуется разрушение этих комплексов, которое происходит в достаточно жестких условиях.

Известен способ, согласно которому сточные воды, содержащие ионы меди и аммония, обрабатывают раствором едкого натра до рН раствора 12, после 5 мин перемешивания нагревают до 100°С с одновременной аэрацией (на 1 м3 сточных вод пропускают 10 м3 воздуха). Выделившийся осадок СиО отделяют, а фильтрат для достижения доочистки от Си до ПДК (0,1 мг/дм3)

дополнительно обрабатывают CaCla. Этим способом очищались сточные воды с содержанием меди 6,5 г/л, остаточное содержание меди 0,5 мг/дм .

В случае очистки сточных вод с высокими концентрациями металлов требуется до- очистка, что приводит к введению дополнительных компонентов, т.е. к вторичному загрязнению. Для разрушения аммиачного комплекса обычно используют раствор щелочного реагента. При этом медь осаждается в виде труднорастворимого и сильногидратированного осадка - Си(О.Н)2. Для получения более технологического осадка (оксида или металлической меди) используют кипячение сточных вод или введение востановителей. Полнота осаждения меди зависит от наличия аммиака в растворе, для удаления последнего применяют аэрацию горячим воздухом и интенсивное перемешивание. Все это делает процесс

со ы J с ел о

со

очистки многостадийным и энергоемким, требующим значительного времени для от- етоя образовавшегося осадка, а значит и больших производственных площадей.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту является способ очистки сточных вод, содержащих ионы аммония от цветных металлов. Согласно способу сточные воды с содержанием Си 0,03 г/дм3 и рН 6,7 обрабатывали горячим (90-107°С) раствором МаОН, при интенсивном перемешивании до рН И2 с последующей аэрацией воздухом. После отстаивания в течение 60 мин выделившийся осадок СиО отделяли фильтрованием.

Известный способ позволяет получить высокую степень очистки (содержание меди 0,1 мг/дм3) и технологичный осадок без введения дополнительных реагентов. Однако необходимость нагрева до 90-107°С щелочного реагента, перемешивание и аэрирование и, в связи с этим необходимость отстоя в течение 60 мин, делают процесс многостадийным, сложным и длительным. Кроме того, очистке подвергались нейтральные сточные воды (рН 6,71 с невысоким содержанием Си-0,03 г/дм .

Очистка высококонцентрированных сточных вод с рН 2,7 до 8,2 известным способом приводит к увеличению расхода реагента, используемого в виде раствора (на t объем сточных вод требуется 9 объемов 2 н, NaOH) и соответственно, к увеличению объема фильтрующей жидкости.

Целью изобретения является упрощение способа и сокращение длительности процесса очистки, снижение расхода щелочного реагента и объемов образующихся стоков, при сохранении высокой степени очистки высскокснцентрированных сточных вод в широком диапазоне рН.

Поставленная цель достигается тем, что очистку сточных вод, содержащих ионы меди и аммония проводят щелочным реагентом в твердом виде в две стадии:- на первой - в сточные воды, подогретые до 50-60°С, вводят 40-50% сухого щелочного реагента, необходимого для осаждения меди, выдерживают 3-6 мин, на второй - добавляют оставшееся количество реагента.

При введении щелочного реагента в твердом виде в две стадии происходит локальный разогрев и удаление аммиака из раствора, осаждение оксида меди. Полнота удаления меди зависит от полноты удаления 1МНз из реакционней зоны, что в основном определяется температурой раствора и градиентом рН. Разделение введения щелоч- мого реагента на две стадии приводит к

тому, что на первой стадии происходит повышение щелочности раствора. Это создает условия, обеспечивающие при введении второй порции реагента значительные локальные градиенты температур и рН. При их возникновении происходит интенсивное вскипание реакционной смеси, т.е. образование пузырьков воздуха, насыщенных растворимым аммиаком, что приводит к на0 иболее полному удалению последнего и об- разованию осадка СиО с хорошими фильтрационными свойствами.

.При введении щелочного реагента в одну стадию не создаются столь значительные

5 местные градиенты температур и рН, приводящие к вскипанию раствора и это значительно удлиняет процесс очистки. К тому же введение щелочного реагента в сухом виде сокращает объемы очищенных стоков, по0 зволяет избежать энергоемких и протяженных по времени операций перемешивания и аэрирования, что значительно упрощает процесс.

Для осуществления способа отработан5 ные травильные растворы с известным содержанием меди помещают в реактор. Доводят температуру раствора до 50-60°С и вводят 40-50% требуемого, для осаждения меди, количества твердого щелочного

0 реагента (NaOH ГОСТ 4328-77). Выдерживают 3-6 мин и затем добавляют Оставшееся количество реагента. Реакционную смесь, после введения второй порции NaOH, выдерживают 30 мин и отфильтровы5 вают образовавшийся осадок оксида меди. Измеряют объем фильтрата и анализируют его на содержание меди трилонометриче- ским методом с мурексилом (до г/дм3) и аммония формальдегидным методом.

0 П р и м е р 1. 200 см3 раствора, получаемого при травлении печатных плат, с содержанием 113,15 г/дм3 Си2+; 120,6 г/дм3 аммиака; 235,4 г/дм хлоридов с рН 8,2 помещают в реактор и нагревают до 60°С. Для

5 осаждения меди из такого раствора необходимо ввести 45 г сухого NaOH. На первой стадии вводили 22,5 г (50%) NaOH. Выдерживают 5 мин и затем добавляют еще 22,5 г NaOH. Через 30 минут осадок оксида меди

0 отфильтровывают. Объем фильтрата составляет 85 см и содержит 22,0 г/дм3 аммония и О, Г мг/дм меди. Расход NaOH составил 2,0 г на 1 г Си.

П р и м е р 2. 200 см3 раствора, получа5

емого при травлении печатных плат, следующего состава 56,25 г/дм3 40,4 г/дм3 NHs 175-190 г/дм3 СГ с рН 2,7 помещают в реактор и нагревают до 60°С, Для удаления меди из раствора такого состава необходимо 25 г NaOH. Поэтому, после достижения

раствором 60°С, в него вводят 12,5 г NaOH выдерживают 5 мин и добавляют еще 12,5 г реагента. Через 30 мин выделившийся осадок оксида меди отфильтровывают. Объем фильтрата составил 80 см , аммиак отсутст- 5 вовал, содержание меди 0,1 мг/дм3, Расход NaOH составил 2,0 г NaOH на 1 г Си.

Приме р 3. Определение возможности использования известного способа для очистки кислых и щелочных сточных зод с 10 высоким содержанием аммония и меди. 200 см3 сточных вод,содержащих 56,25 г/дм3 меди; 40,4 г/дм4 аммония и 175-190 г/дм СГ с рН 2,7 помещают в реактор. Раствор NaOH доводят до температуры кипения и 1.5 при интенсивном перемешивании вводят в исходную сточную воду до рН 12. Затем раствор, подвергают аэрации в течение 10 мин иотстаивают 60 мин. Выделившийся осадок оксида меди отфильтровывают. Обь- 20 ем-фильтрата составил 1400 см , аммиак отсутствовал, медь содержалась в количестве 0,1 мг/дм . Расход NaOH составил 6,4 г на 1 г Си.

Прим е р 4. Аналогично примеру 3 25 производят очистку сточных вод, получаемых при травлении печатных плат, следующего состава: 113,15 г/дм3 Си; 120,6 г/дм3 235,4 г/дм3 СГ с рН 8,2. В этом случае

Я3

первой стадии,как и его увеличение, приводят к появлению меди вфильтрате(прим. 15. 16 соответственно). Снижение температуры нагрева исходных сточных вод (прим. 18) приводит к образованию гидроксида меди, что значительно снижает степень очистки стоков и ухудшению фильтрационных свойств осадка. Увеличение температуры нагрева сточных вод не приводит к значи- . тельному улучшению показателей очистки (прим. 15), поэтому экономически нецелесообразно применять более высокие температуры. Уменьшение времени выдержки между двумя стадиями (прим. 20) равно как и его удлинение(прим.21) приводят к ухудшению степени очистки и удлинению процесса.

При очистке сточных вод согласно предложенному способу (прим. 1-14) во всех опытах обеспечивается глубокая очистка от меди до уровня ПД К (0,1 мг/дм3). Следует подчеркнуть, что по предложенному способу высокая степень очистки достигается при меньших рзсходзх NaOH (2,0 г NaOH по предложенному способу и 6-7 г NaOH по известному, на 1 г Си расход реагента уменьшается в 3-3,5 раза). Кроме того, использование реагента в твердом виде приводит к сокращению объемов обраобъем фильтрата составил 1500 дм С со дер- 30 зующегося фильтрата (с 1440-1550 см до

жанием аммония 23,5 г/дм и меди 0,1 мг/дм .Расход NaOH составил 7,2 г на 1 г Си.

Как видно из приведенных примеров (24-26) в таблице, очистка по прототипу при- 35 водит к требуемой степени очистки, поззо- ляетупростить процесс отделения осадка за счет полученчя кристаллического осадка оксида меди и в случае кислых растворов, полностью утилизировать аммиак. Однако при 40 этом наблюдается большой расход щелочного реагента, используемого в виде раствора (на один объем исходных сточных вод требуется 9 V щелочного реагента), что фиводмт к значительному увеличению объ- 45 эма фильтрата, таким образом использовать известный способ для очистки сточных воде высоким содержанием меди и аммиака не целесообразно, а необходимость интенсивного перемешивания и аэрирования 50 значительно удлиняют технологический процесс и приводят к дополнительным затратам.

При очистке высококонцентрированных сточных вод по предложенному спосо- 55 бу, но вводя щелочной реагент в твердом виде в одну стадию (прим. 17 и 22} значительно увеличивается длительность процесса. Уменьшение количества реагента на

80-87 см3 т.е. в 18 раз) и отмене энергоемких и длительных операций (перемешивание и аэрация), что позволяет значительно сократить время ведения процесса, а соответственно я производственные площади. Предложенный способ позволяет утилизировать медь в виде хорошо фильтруемого осадка оксида меди, который является товарным продуктом и используется в силикатной промышленности для получения синих, зеленых эмалей, красных стекол и др. Формулаизобретения Способ очистки сточных вод, содержащих ионы аммония и меди, включающий обработку щелочным реагентом при нагревании с последующим отделением осадка, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и сокращения длительности процесса, снижения расхода щелочного реагента и объема образующихся стоков при сохранении высокой степени очистки высококонцентрированных сточных вод, сточные воды подогревают до 50-60°С и обрабатывают щелочным реагентом а твердом виде, причем сначала вводят 40-50% количества реагента, необходимого для осаждения оксида меди, выдерживают 3-4 мин и затем вводят оставшееся количество реагента.

первой стадии,как и его увеличение, приводят к появлению меди вфильтрате(прим. 15. 16 соответственно). Снижение температуры нагрева исходных сточных вод (прим. 18) приводит к образованию гидроксида меди, что значительно снижает степень очистки стоков и ухудшению фильтрационных свойств осадка. Увеличение температуры нагрева сточных вод не приводит к значи- . тельному улучшению показателей очистки (прим. 15), поэтому экономически нецелесообразно применять более высокие температуры. Уменьшение времени выдержки между двумя стадиями (прим. 20) равно как и его удлинение(прим.21) приводят к ухудшению степени очистки и удлинению процесса.

При очистке сточных вод согласно предложенному способу (прим. 1-14) во всех опытах обеспечивается глубокая очистка от меди до уровня ПД К (0,1 мг/дм3). Следует подчеркнуть, что по предложенному способу высокая степень очистки достигается при меньших рзсходзх NaOH (2,0 г NaOH по предложенному способу и 6-7 г NaOH по известному, на 1 г Си расход реагента уменьшается в 3-3,5 раза). Кроме того, использование реагента в твердом виде приводит к сокращению объемов образующегося фильтрата (с 1440-1550 см до

80-87 см3 т.е. в 18 раз) и отмене энергоемких и длительных операций (перемешивание и аэрация), что позволяет значительно сократить время ведения процесса, а соответственно я производственные площади. Предложенный способ позволяет утилизировать медь в виде хорошо фильтруемого осадка оксида меди, который является товарным продуктом и используется в силикатной промышленности для получения синих, зеленых эмалей, красных стекол и др. Формулаизобретения Способ очистки сточных вод, содержащих ионы аммония и меди, включающий обработку щелочным реагентом при нагревании с последующим отделением осадка, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и сокращения длительности процесса, снижения расхода щелочного реагента и объема образующихся стоков при сохранении высокой степени очистки высококонцентрированных сточных вод, сточные воды подогревают до 50-60°С и обрабатывают щелочным реагентом а твердом виде, причем сначала вводят 40-50% количества реагента, необходимого для осаждения оксида меди, выдерживают 3-4 мин и затем вводят оставшееся количество реагента.

Продолжение таблицы

Использование: в гидрометаллургии цветных металлов, для очистки сточных вод, содержащих ионы аммония и меди, в частности дли очистки высококонцентрированных срочных вод и обеспечивает глубокую степень очистки, уменьшить расход щелочного реагента, значительно сократить объемы образующихся фильтратов, время ведения процесса. Сущность: очистку ведут щелочным реагентом в твердом виде, который вводят в подогретую до 50-60° сточную воду в две стадии, причем сначала вводят 40-50% количества реагента, необходимого для осаждения меди, выдерживают 3-6 мин и затем вводят оставшуюся часть. 1 табл.