Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ КРЕМНЕЗЕМ, ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ - Патент РФ 2140397
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ КРЕМНЕЗЕМ, ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ КРЕМНЕЗЕМ, ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ КРЕМНЕЗЕМ, ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к способам очистки сточных вод промышленных предприятий, содержащих в своем составе кремнезем, в том числе "жидкое стекло", от ионов тяжелых металлов. Для осуществления способа в очищаемый раствор сначала вводят кислоту до рН ≅ 2,5, затем щелочной реагент до значений рН, оптимальных для осаждения ионов тяжелых металлов. При необходимости в очищаемый раствор дополнительно вводят кремниевую кислоту или ее соли. В ряде случае в очищаемый раствор вводят соединения алюминия (III) в массовом отношении SiO2:Al2O3=6:1. Способ обеспечивает создание оптимальных условий очистки стоков, в своем составе содержащих кремнезем, от металлов за счет внутренних резервов очищаемой системы. 1 ил., 5 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2140397
Класс(ы) патента: C02F1/52, C02F1/58, C02F1/64
Номер заявки: 97121325/12
Дата подачи заявки: 09.12.1997
Дата публикации: 27.10.1999
Заявитель(и): Воропанова Лидия Алексеевна
Автор(ы): Воропанова Л.А.; Дзагоев Л.М.; Пастухов А.В.
Патентообладатель(и): Воропанова Лидия Алексеевна
Описание изобретения: Способ относится к очистке сточных вод промышленных предприятий, содержащих в своем составе кремнезем, в т.ч. "жидкое стекло", или использующих активную кремнекислоту (АК) в качестве флокулянта, от ионов тяжелых металлов.
Известно использование седиментации для очистки стоков промышленных предприятий от взвешенных частиц [Л.В. Милованов. Очистка сточных вод предприятий цветной металлургии. Из-во "Металлургия". Москва. 1971].
Недостатком способа является длительность процесса, неполнота очистки, связанная с практической невозможностью очистки растворенных составляющих и коллоидных микрогетерогенных частиц.
Наиболее близким техническим решением является способ очистки стоков с использованием в качестве реагента сульфата алюминия [Е.Д.Бабенков. Очистка воды коагулянтами. Из-во "Наука". Москва. 1977].
Недостатком способа является необходимость введения алюминия в очищаемую систему.
Задачей изобретения является создание оптимальных условий извлечения ионов тяжелых металлов из стоков промышленных предприятий, в своем составе содержащих кремнезем, за счет внутренних резервов очищаемой системы.
Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в экономичности процесса за счет сокращения расхода реагента, а также за счет получения быстроосаждаемого плотного осадка с низким влагосодержанием.
Этот технический результат достигается тем, что в известном способе очистки сточных вод, включающем введение реагента, перемешивание и отстаивание раствора, в очищаемый расвтор сначала вводят кислоту до pH≅2,5, затем щелочной раствор до значения pH, оптимальных для осаждения ионов тяжелых металлов.
При необходимости в очищаемый раствор вводят кремниевую кислоту или ее соли.
В ряде случаев в очищаемый раствор вводят соединения алюминия (III) в массовом отношении SiO2:Al2O3=6:1.
Сущность способа поясняется технологической схемой процесса, изображенной на фигуре.
Примеры конкретного осуществления способа.
В качестве исходного раствора использовали сточную воду стекольного производства, полученную после охлаждения и промывки хрустальных изделий при шлифовании и нанесении на них узора алмазным кругом.
Очищаемая сточная вода представляла собой мутную коллоидную систему белого цвета с величиной pH 8 - 9.
В таблице 1 представлено содержание тяжелых металлов, бора и кремния в промывных водах и для сравнения даны предельно-допустимые концентрации (ПДК) по указанным элементам (все таблицы см. в конце описания).
Из данных таблицы 1 следует, что превышение норм ПДК на несколько порядков отмечено по таким составляющим как кремний, свинец, цинк и сурьма. Поэтому в дальнейшем результаты очистки таких стоков контролировали по указанным элементам.
Определение концентраций кремния и металлов производилось объемным и весовым методами, а также при использовании атомно-абсорбционного спектрометра марки "САТУРН-3П-1".
Учитывая щелочные свойства очищаемой пульпы, а также высокое содержание в ней кремния, очевидно, что указанная пульпа содержит продукты гидролиза силикатов металла, находящихся в ней, в т.ч. "жидкое стекло", кремниевая кислота в этих условиях легко образует коллоидные системы и осаждается лишь частично.
Предлагаемый кислотно-щелочной способ очистки предусматривает двойную корректировку pH среды. Возможность применения такого способа обусловлена следующими обстоятельствами.
Наличие в составе очищаемых сточных вод достаточного количества кремнезема позволяет нейтрализацией щелочных растворов силикатов путем кислотной обработки выделить активную кремнекислоту, которая способна флокулировать гидроксиды металлов и взвешенные примеси воды.
При нейтрализации щелочного раствора кислотой легко выделяется золь монокремниевой кислоты, который со временем полимеризуется, образуя гель

Наибольшая скорость полимеризации золя наблюдается при pH 5 - 8. С повышением температуры от 0 до 50oC застудневание ускоряется в несколько раз.
Частицы АК имеют студенистую форму и размеры 10 - 1500 , их изоэлектрическая точка лежит в области pH 4 - 5.
В основе флокулирующего действия АК лежит взаимная коагуляция противоположно заряженных золей. К тому же частицы АК выступают как центры конденсации продуктов гидролиза, кроме того, АК повышает ионообменную емкость дисперсной фазы.
Известно, что наилучшие результаты достигаются, если АК добавляют после завершения гидролиза и образования первичных частиц твердой фазы.
Все эти факторы позволили подобрать оптимальный режим кислотно-щелочного способа очистки стоков.
Опыт 1 (таблица 2).
Исходная пульпа с величиной pH 8 - 9, содержащая микрогетерогенные продукты гидролиза, нейтрализуется серной кислотой до pH≅2,5, при этом выделяется свободная кремнекислота, затем проводят постепенное повышение pH, проходя через значения pH 5 - 8, при которых происходит достаточно быстрая полимеризация золя АК, при поднятии pH до 10 завершаются процессы образования гетерокомплексов, гетерокоагуляция и ионообменные процессы.
Опыт 2 (таблица 2).
Опыт проводили в условиях, аналогичных опыту 1 таблицы 2, с той лишь разницей, что отсутствовало время отстоя после кислой обработки и увеличено время отстоя после щелочной обработки.
Результаты очистки аналогичны таковым в опыте 1 таблицы 2 и свидетельствуют о глубокой очистке стока указанным способом от ионов тяжелых металлов.
Опыт 3 (таблица 2).
Опыт проводили в условиях, аналогичных опытам 1 и 2 таблицы 2, с той лишь разницей, что очистку осуществляли при нагревании раствора до 50oC.
Отмечается положительное влияние на очистку повышения температуры, связанное с сокращением времени созревания осадка.
Опыты 4 и 5 (таблица 2).
Из данных опытов следует, что использование только кислотной (опыт 4) или только щелочной (опыт 5) обработок приводит лишь к частичному осветлению пульпы, т.к. в этих условиях процессы образования гидроксокомплексов, гетерокоагуляция и ионный обмен либо протекают частично, либо не осуществляются вовсе.
Выбор серной кислоты для осуществления опытов 1 - 5 таблицы 2 обусловлен тем, что ионы SO24- обладают сильным коагулирующим действием, являясь противоионами по отношению в заряженным продуктам гидролиза, они расширяют зоны pH и уменьшают потребность в коагулянтах. Кроме того, сульфат-ион способствует образованию малорастворимых комплексов, в т.ч. со свинцом.
В таблице 3 дана характеристика осадка, полученного после очистки сточных вод кислотно-щелочным способом.
Осадок составляет 0,2% мас. от массы очищаемой пульпы.
Состав осадка определяли по разности составов исходной и очищенной пульп.
Полученный осадок может быть использован для подшихтовки в различных плавильных производствах, а также при условии его очистки от примесей (Pb, Zn, Sb и др.) возможно использование в строительстве и пр.
Таким образом, при переработке осадка в товарный продукт, а также при использовании очищенной воды для технических целей, реализуется замкнутый цикл безотходного производства.
Для сравнения результатов очистки по предлагаемому способу и прототипу в таблице 4 даны результаты очистки сточной воды седиментацией, а в таблице 5 - для очистки использован сульфат алюминия.
Из данных таблицы следует, что, если путем отстоя можно на порядок уменьшить содержание кремния в растворе за время не более 8 часов, то содержание свинца, цинка и сурьмы сохраняются в растворе неизменными, а при времени остаивания более 8 часов в растворе практически не изменяется и содержание кремния.
Из данных таблицы 5 следует, что использование сульфата алюминия дает хорошие результаты очистки, однако, разработанный кислотно-щелочной способ имеет определенные преимущества для очистки данного стока по сравнению с прототипом, заключающееся в том, что в разработанном способе практически используются флокулянты, полученные из самого стока, происходит как бы самоочистка стока выделяемой АК, при этом используют легко доступные и относительно дешевые реагенты, расход которых незначителен, осадки не загрязняются дополнительно вводимыми труднорастворимыми гидроксокомплексами алюминия.
Следует отметить, что использование разработанного кислотно-щелочного способа с предварительным введением сульфата алюминия в массовом соотношении SiO2:Al2O3=6:1 приводит к практически мгновенному осаждению алюмосиликатов и осветлению раствора.
Разработанный кислотно-щелочной способ позволяет применять для очистки отработанные технические растворы кислот и щелочей, что удешевляет процесс.
Формула изобретения: Способ очистки сточных вод, содержащих кремнезем, от ионов тяжелых металлов, включающий введение реагента, перемешивание и отстаивание раствора с последующим отделением образующегося осадка, отличающийся тем, что в очищаемый раствор сначала вводят кислоту до рН ≅ 2,5, а затем щелочной раствор до значений рН, оптимальных для осаждения ионов тяжелых металлов.