Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2458010

(19)

RU

(11)

2458010

(13)

C2

(51) МПК C02F1/28 (2006.01)

B01J20/24 (2006.01)

C02F101/22 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 27.08.2012 - действует Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2010147043/05, 18.11.2010

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

18.11.2010

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 18.11.2010

(45) Опубликовано: 10.08.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2129096 C1, 20.04.1999. US 2004/0124151 A1, 01.07.2005. RU 2091318 C1, 27.09.1997. RU 2142434 C1, 20.12.1999. RU 2001883 C1, 30.10.1993. RU 2291113 C1, 10.01.2007. FR 2425878 A, 14.12.1979.

Адрес для переписки:

241036, г.Брянск, ул. Бежицкая, 14, проректору по научно-исследовательской работе и международным связям Т.А. Степченко

(72) Автор(ы):

Пашаян Арарат Александрович (RU),

Зеркаленкова Мария Владимировна (RU)

(73) Патентообладатель(и):

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского" (RU)

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ СОЕДИНЕНИЙ ХРОМА

(57) Реферат:

Изобретение может быть использовано при очистке промышленных сточных вод, содержащих хром (VI) в виде хромат- и дихромат-ионов, в металлургической, машино- и автомобилестроительной промышленности, кожевенных производствах, а также в текстильной промышленности, на предприятиях органического синтеза, в производстве пигментов, фармацевтической, спичечной, лакокрасочной промышленности. Для осуществления способа проводят очистку воды от соединений хрома путем восстановления хрома (VI) и сорбцией катионов хрома (III) матрицей сорбента. В качестве сорбента последовательно применяют волосы и сульфоуголь. Регенерацию хрома в виде оксида хрома (III) осуществляют сжиганием или пиролизом отработанных сорбентов. Использование предложенного изобретения позволяет упростить и усовершенствовать процесс очистки хромсодержащих сточных вод, а также расширить ассортимент сорбционных материалов, обеспечивающих полное количественное удаление из воды хрома (VI) и хрома (III). При этом не происходит образования отходов и шламов, а хром регенерируют в виде оксида хрома (III). 2 табл., 8 пр.

Изобретение относится к способу очистки вод, загрязненных соединениями хрома (VI) и хрома (III), и может быть использовано при очистке промышленных сточных вод. Источниками попадания хрома (VI) в гидросферу являются металлургическая, машино- и автомобилестроительная промышленность, кожевенные производства, а также текстильная промышленность, предприятия органического синтеза, производство пигментов, фармацевтическая, спичечная, лакокрасочная промышленность. Содержание хрома (VI) в стоках таких производств колеблется от 0,005-0,2 г/л (в промывных водах) до 5-200 г/л (отработанные электролиты) [1,2].

Соединения хрома (VI) в воде находятся в составе анионов и (в кислой и щелочной средах соответственно), а хрома (III) - в виде катиона Cr 3+ , поэтому способы и методы очистки воды от упомянутых соединений отличаются друг от друга по способу и по принципу.

Известен способ адсорбции хрома (VI) восстановлением на активированном угле [3]. Для осуществления этого процесса необходимо постоянно контролировать и корректировать рН водного раствора. За сутки контакта 2 граммов угля в 200 мл раствора (исходная концентрация CrO 3 100 мг/л) при рН 4 сорбционная объемная емкость (СОЕ) угля достигает 8,25 мг/г, что составляет 82,5% от начального количества оксида хрома (VI). Остаточная концентрация хрома (VI) в растворе 9 мг/л, что составляет 900 ПДК. Предельно допустимые концентрации хрома в воде водоемов хозяйственно-бытового водопользования составляют 0,5 мг/л для хрома (III) и 0,05 мг/л для хрома (VI). Для водоемов рыбохозяйственного водопользования - 0,005 и 0,001 мг/дм 3 соответственно.

Известен способ [4] удаления хрома (VI) из кислого водного раствора, включающий обработку раствора до оптимальной величины рН, контакт раствора и адсорбента. В качестве адсорбента и/или восстановителя используют семена люцерны и/иди клевера. Восстановленный хром (III) удаляют из раствора сорбцией на катионитах или осаждением гидроксида нейтрализацией раствора щелочными реагентами.

Недостатками описанных выше способов-аналогов являются: низкая эффективность и дороговизна в связи с высокой ценой применяемых сорбентов-восстановителей (активированный уголь, семена люцерны или клевера). Кроме того, в способах не указаны пути утилизации и/или обезвреживания отработанных сорбентов, которые в окружающей среде могут быть источниками соединений высокотоксичного хрома.

Наиболее близким к настоящему является способ [5] удаления хрома из кислых водных растворов с использованием семян фасоли в качестве сорбента-восстановителя. Показано [5], что кожица фасоли поглощает (восстанавливает) преимущественно хром (VI), а ее семядоли - хром (III). То есть в разных участках семян находятся разные формы хрома. Это не позволяет регенерировать хром (III) из фасоли даже при полной деструкции семян. В результате получается смесь соединений хрома (III) и хрома (VI).

Недостатками прототипа являются:

- использование дорогого пищевого материала в качестве сорбента.

- неполное восстановление хрома (VI), в результате чего отработанные семена фасоли становятся высокотоксичными и невостребованными отходами. Это создает дополнительные технические и экологические проблемы;

Задача изобретения - создание усовершенствованного способа очистки воды от соединений хрома с применением доступных и недорогих сорбентов, обеспечивающих полное количественное удаление из воды хрома (VI) и хрома (III).

Технический результат - качественная очистка воды с последовательным применением сорбентов-восстановителей (волосы и сульфоуголь соответственно). Регенерацию хрома осуществляют сжиганием отработанных сорбентов.

Это достигается тем, что в способе очистку воды в кислой среде от соединений хрома осуществляют сорбентами, которые восстанавливают хром (VI) и сорбируют катионы хрома (III) матрицей сорбента. В качестве сорбентов последовательно применяют волосы и сульфоуголь, а регенерацию хрома в виде оксида хрома (III) осуществляют сжиганием или пиролизом отработанных сорбентов.

Примеры 1-7. Семь образцов исходного раствора CrO 3 объемом по 0,1 литр, концентрацией 41 мг/л в расчете на хром при рН 2 выдерживали в течение суток в контакте с сорбентами массой по 2,5 г. Результаты экспериментов представлены в табл.1.

Как видно из табл.1 (пункт 2), наилучшим сорбентом следует признать волосы.

Пример 8. Начальную очистку воды от хрома осуществили с применением волос в качестве сорбента, рН о 2,5, V (раствора) = 0,5 л, m (волос) = 12,5 г, С (хром) = 100 мг/л.

Как видно из примера 8, очищенная вода удовлетворяет гигиеническим требованиям и по хрому (VI), и по хрому (III).

Утилизацию отработанных сорбентов, содержащих хром (III) и хром (VI), осуществляли сжиганием или пиролизом. Остаток после прокаливания представляет собой оксид хрома (III). Хром (VI) в остатке не обнаружен.

Таким образом, преимущество предложенного способа по сравнению с прототипом заключается в том, что способ позволяет очистить воду до достижения требуемых санитарных норм и ПДК, применяя доступные и недорогие сорбенты. Утилизацию отработанных сорбентов осуществляют их сжиганием или пиролизом, что позволяет регенерировать хром в виде его оксида (III).

Литература

1. Смирнов Д.Н., Генкин В.Е. Очистка сточных вод в процессах обработки металлов. - M.: Металлургия, 1980. 195 с.

2. Цао Чжун Хуа. Очистка сточных вод кожевенных заводов от соединений хрома. // Экология и промышленность России, март 1999. 14-15 с.

3. Способ адсорбции хрома (VI) на активированном угле. RU 2091318. Опубликовано 27.09.1997.

4. Способ удаления хрома (VI) из водного раствора. RU 2110481. Опубликовано 10.05.1998.

5. Способ удаления хрома (VI) из водного раствора. RU 2129096. Опубликовано 20.04.1999.

Формула изобретения

Способ очистки воды от соединений хрома в кислой среде сорбентами, восстановлением хрома (VI) и сорбцией катионов хрома (III) матрицей сорбента, отличающийся тем, что в качестве сорбентов последовательно применяют волосы и сульфоуголь, а регенерацию хрома в виде оксида хрома (III) осуществляют сжиганием или пиролизом отработанных сорбентов.