Сорбционные методы - Методы очистки сточных вод
Сорбционные методы являются наиболее распространенными для выделения хрома из сточных вод гальванопроизводства. Их можно условно поделить на три разновидности:
- 1) сорбция на активированном угле (адсорбционный обмен); 2) сорбция на ионитах (ионный обмен); 3) комбинированный метод.
Адсорбционный метод.
Адсорбционный метод является одним из эффективных методов извлечения цветных металлов из сточных вод гальванопроизводства. В качестве сорбентов используются активированные угли, синтетические сорбенты, отходы производства (зола, шлаки, опилки и др.).
Минеральные сорбенты - глины, силикагели, алюмогели и гидроксиды металлов для адсорбции хрома из сточных вод используются мало, так как энергия взаимодействия их с молекулами воды велика - иногда превышает энергию адсорбции.
Наиболее универсальными из адсорбентов являются активированные угли, однако они должны обладать определенными свойствами:
- - слабо взаимодействовать с молекулами воды и хорошо - с органическими веществами; - быть относительно крупнопористыми; - иметь высокую адсорбционную емкость; - обладать малой удерживающей способностью при регенерации; - иметь высокую прочность; - обладать высокой смачиваемостью; - иметь малую каталитическую активность; - иметь низкую стоимость.
Процесс адсорбционного извлечения шестивалентного хрома из сточных вод ведут при интенсивном перемешивании адсорбента с раствором, при фильтровании раствора через слой адсорбента или в псевдосжиженном слое на установках периодического и непрерывного действия. При смешивании адсорбента с раствором используют активированный уголь в виде частиц диаметром 0,1 мм и меньше. Процесс проводят в одну или несколько ступеней [1].
Рядом исследователей изучена адсорбция хрома на активированном угле как функция рН.
Установлено, что хром (VI) легко адсорбируется на активированном угле в виде анионов, таких как HCrO4 - и CrO4 2- . В ряде работ показано, что предварительная обработка адсорбентов азотной кислотой повышает их сорбционную способность по хрому (VI) [2].
Известен способ адсорбции хрома из сточных вод при использовании твердого лигнина. Установили, что процесс сорбции зависит от рН раствора и дозы лигнина. Оптимальное время контакта раствора с лигнином составляет 1 час [1]. В качестве сорбента в основном используется активированный уголь, другие сорбенты используются крайне редко. В качестве других сорбентов в различных исследованиях предлагаются:
- А) отходы пивоваренной промышленности (картон с сорбированным штаммом дрожжей Saccharomyces carlsbergensis [3]; Б) древесные опилки, предпочтительно сосновые, обработанные сополимером винилового эфира моноэтаноламина с виниловым эфиром 4-метилазагепта-3,5-диен -1,6-диола (СВЭМВЭ)[4]; В) растительный материал (шлам-лигнин, целлюлоза и др.) [5]; Г) железные опилки [5]; Д) цеолиты, силикагели, бентонит [5]; Е) глины [5]; Ж) вермикулит [5].
Достоинства метода
- 1) Очистка до ПДК. 2) Возможность совместного удаления различных по природе примесей. 3) Отсутствие вторичного загрязнения очищаемых вод. 4) Возможность рекуперации сорбированных веществ. 5) Возможность возврата очищенной воды после корректировки рН.
Недостатки метода
- 1) Дороговизна и дефицитность сорбентов. 2) Природные сорбенты применимы для ограниченного круга примесей и их концентраций. 3) Громоздкость оборудования. 4) Большой расход реагентов для регенерации сорбентов. 5) Образование вторичных отходов, требующих дополнительной очистки.
Метод ионного обмена.
Ионообменное извлечение металлов из сточных вод позволяет рекуперировать ценные вещества с высокой степенью извлечения. Ионный обмен - это процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать ионы, содержащиеся в ней, на ионы, присутствующие в растворе. Вещества, составляющие эту твердую фазу, называются ионитами. Метод ионного обмена основан на применении катионитов и анионитов, сорбирующих из обрабатываемых сточных вод катионы и анионы растворенных солей. В процессе фильтрования обменные катионы и анионы заменяются катионами и анионами, извлекаемыми из сточных вод. Это приводит к истощению обменной способности материалов и необходимости их регенерации.
Наибольшее практическое значение для очистки сточных вод приобрели синтетические ионообменные смолы - высокомолекулярные соединения, углеводородные радикалы которых обрзуют пространственную сетку с фиксированными на ней ионообменными функциональными группами. Пространственная углеводородная сетка называется матрицей, а обменивающиеся ионы - противоионами. Каждый противоион соединен с противоположно заряженными ионами, называемыми анкерными. Реакция ионного обмена протекает следующим образом:
RH + NaCL = RNa + HCL,
При контакте с катионитом,
Где R - матрица с фиксированными ионами; Н - противоион,
ROH + NaCL = RCL + NaOH,
При контакте с анионитом.
Для извлечения из сточных вод гальванопроизводства катионов трехвалентного хрома применяют Н-катиониты, хромат-ионы CrO32- и бихромат-ионы Cr2O72- извлекают на анионитах АВ-17, АН-18П, АН-25, АМ-п, АМ-8. Емкость анионитов по хрому не зависит от величины рН в пределах от 1 до 6 и значительно снижается с увеличением рН больше 6.
При концентрации шестивалентного хрома в растворе от 800 до 1400 экв/л обменная емкость анионита АВ-17 составляет 270 - 376 моль*экв/м 3.
Регенерацию сильноосновных анионитов проводят 8 - 10 %-ным раствором едкого натра. Элюаты, содержащие 40 - 50 г/л шестивалентного хрома, могут быть направлены на производство монохромата натрия, а очищенная вода - использоваться повторно [2].
На базе ВлГУ разработана технология локальной очистки хромсодержащих стоков с целью извлечения из них соединений тяжелых цветных металлов, в т. ч. и хрома сорбцией на сильноосновном анионите. Степень очистки воды по данной технологии более 90 - 95%. Очищенная вода соответствует ГОСТ 9.317-90 и вполне пригодна для использования в системах замкнутого водооборота [2].
Изготавливаются: фильтры типа "ЭКОС-2" в ВНИИХТ, сорбенты: в НТЦ "МИУСОРБ" (Видное, Моск. обл.), МП "Поиск" (Ашхабад), ТОО "ТЭТ" (Долгопрудный, Моск. обл.), ВНИИХТ (Москва).
Фирмой Inovan Umwelttechnik GmbH &; Co KG разработана блочно-модульная установка системы REMA, предназначенная для очистки производственных сточных вод от тяжелых металлов. Одинарный блок представляет собой ионообменную колонку, в которой вертикально друг под другом установлены 4 сменные кассеты. В процессе очистки сточные воды последовательно пропускают через эти кассеты снизу вверх.
Степень загрязненности ионообменной смолы определяют с помощью индикаторов.
На заводе "Почвомаш" (Киров) внедрен процесс очистки промстоков гальванических производств от ионов хрома волокнистыми материалами. Для сорбции анионов хрома используют материал ВИОН АС-1, имеющий в своем составе сильноосновные винилпиридиниевые группы с СОЕ 1.1 - 1.2 мг*экв/г. Изготовлены две сорбционных колонны из коррозионно-стойкой стали объемом 50 л каждая. Сорбция хрома зависит от его концентрации в исходном растворе. Так, если концентрация составляет до 10 мг/л, то в фильтрате его не обнаруживают. Однако при концентрации аниона хрома 75 мг/л и выше содержание его в фильтрате 0.04 - 0.01 мг/л, что вполне допустимо при замкнутом цикле. Влияние исходной концентрации раствора хрома на его содержание в фильтрате обусловлено высоким ионным радиусом Cr2O72-, вызывающим стерические затруднения при сорбции на волокнистом хемосорбенте. При высоком содержании хрома следует уменьшить скорость подачи раствора на сорбционную колонну. В этом случае возрастает степень очистки. При достижении насыщения сорбционных колонн их снимают со стенда и транспортируют в отделение гальванохимической переработки для регенерации хемосорбционного материала и утилизации элюата. Регенерацию ВИОН АС-1 проводят раствором Na2CO3 . При этом в каждую колонну заливают по 50 л раствора и оставляют его на 3 часа. Последующая операция заключается в промывке фильтра водой [1].
Было проведено исследование 8 волокнистых сорбентов, применяемых для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов (Ag, Hg, Cr, Cd, Fe).Установлено, что волокнистые сорбенты ПАН-ПЭА, ПАН-ТТО-МКХК и угольное волокно эффективно очищают сточную воду от ионов тяжелых металлов. Они легко регенерируются путем обработки кислотами и могут многократно использоваться для очистки. Из раствора, полученного после регенерации волокон, можно выделять металлы и использовать их повторно.
Синтезированы ионообменные материалы на основе отходов швейного и трикотажного производства, содержащие полиэфирное, полиакрилонитрильное волокно.
Установлено, что синтезированные ионообменные волокна проявляют селективные ионообменные свойства.
В лабораторных условиях исследовано выделение хрома из промывных сточных вод гальванических цехов с помощью ионообменных смол (ионообменные смолы в ОН-форме типа "Wolfatit" (Германия) марок SWB, SZ, SL, SBK, АД-41 и активированного угля марки AS)и углеродистых сорбентов [5].
Система mod-ix фирмы "Krebs &; Co. AG" (Германия) включает предварительный фильтр, вентили, трубопроводы, насосы, приборы для контроля качества воды по ее электросопротивлению и две интегрированные в нее ионообменные колонки с пропускной способностью 1.5 - 4 м 3 /ч. Одна из колонок используется по прямому назначению, другая в это время регенерируется. Описанная система состоит из отдельных модулей и поэтому легко монтируется и демонтируется [5].
Достоинства метода
- 1) Возможность очистки до требований ПДК. 2) Возврат очищенной воды до 95% в оборот. 3) Возможность утилизации тяжелых металлов. 4) Возможность очистки в присутствии эффективных лигандов.
Недостатки метода
- 1) Необходимость предварительной очистки сточных вод от масел, ПАВ, растворителей, органики, взвешенных веществ. 2) Большой расход реагентов для регенерации ионитов и обработки смол. 3) Необходимость предварительного разделения промывных вод от концентратов. 4) Громоздкость оборудования, высокая стоимость смол 5) Образование вторичных отходов-элюатов, требующих дополнительной переработки.
Похожие статьи
-
Биохимический метод - Методы очистки сточных вод
В последнее время у нас в стране и за рубежом увеличились масштабы проводимых исследований по разработке технологии выделения тяжелых цветных металлов из...
-
Электрохимические методы - Методы очистки сточных вод
В настоящее время электрохимические методы выделения тяжелых цветных металлов из сточных вод гальванопроизводства находят все более широкое применение. К...
-
Мембранные методы - Методы очистки сточных вод
Методы мембранного разделения, используемые в технологии выделения цветных металлов из сточных вод гальванопроизводства, условно делятся на...
-
Обзор способов и разработок очистки сточных вод, Реагентный метод - Методы очистки сточных вод
Реагентный метод Наиболее распространенный метод, заключающийся в переводе растворимых веществ в нерастворимые при добавлении различных реагентов с...
-
В связи с тем, что обувная фабрика № 1 потребляет большое количество воды на технологические нужды и является источником загрязнения водоемов, проблема...
-
Задача очистки вредных сбросов не менее, а даже более сложна и масштабна, чем очистка промышленных выбросов. В отличие от рассеивания выбросов в...
-
Водоотводящие системы и сооружения - это один из видов инженерного оборудования и благоустройства населенных пунктов, жилых, общественных и...
-
Для очистки воды все большее применение находят неуглеродные сорбенты естественного и искусственного происхождения (глинистые породы, цеолиты и некоторые...
-
Методы очистки воды - Способы очистки питьевой воды
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно - бытовые сбросы были...
-
Методы очистки подземных вод от нитратов и нитритов
Введение Анализ эффективности работы водоочистных станций населенных пунктов Казахстана показал невозможность получения ими нормативного качества...
-
Перед началом расчета тонкослойных отстойников, которые работают по противоточной схеме (рис. 4.1), принимают: высоту яруса по вертикали hв, угол наклона...
-
Биосорбция - это способ, совмещающий процессы адсорбции и биохимического окисления, который широко используют для интенсификации процесса биологической...
-
Биологическая очистка сточных вод основана на способности микроорганизмов, использовать органические вещества, находящиеся в сточных водах, в качестве...
-
Состав сточных вод и основные методы их очистки - Сточные воды и основные методы их очистки
Водоотводящие системы и сооружения - это один из видов инженерного оборудования и благоустройства населенных пунктов, жилых, общественных и...
-
Механическая очистка сточных вод применяется в основном как предварительная очистка. Механический метод заключен в их фильтрации и отстаивании. Основана...
-
20-е столетие характеризовалось интенсивным ростом населения Земли, развитием урбанизации. Появились города-гиганты с населением более 10-ти млн....
-
Заключение - Биологическая очистка сточных вод
Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем,...
-
20-е столетие характеризуется интенсивным ростом населения Земли, развитием урбанизации. Появились города-гиганты с населением более 10-ти млн. человек....
-
Защита водоемов от загрязнений сточными водами, Методы очистки сточных вод - Охрана водных ресурсов
Степень очистки и условия выпуска сточных вод в водоемы регламентируют специальные "Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами"....
-
Очистка сточных вод методами флотации - Техника защиты водных ресурсов и атмосферного воздуха
Очистка сточных вод методами флотации: флотация пузырьками, образующимися путем механического дробления воздуха (механическими турбинами-импеллерами,...
-
Основные методы очистки сточных вод - Мероприятия по очищению воды на предприятии
Основными методами очистки сточных вод, при помощи которых идет удаление загрязнений и вредных веществ, считаются: механические, химические,...
-
Низкотемпературная термическая регенерация - это обработка сорбента паром или газом при 100-4000С. Процедура эта достаточно проста и во многих случаях ее...
-
Методы регенерации условно можно разделить на три вида: Химический Низкотемпературный термический Термический Химическая регенерация Под химической...
-
Методы очистки внесением культур - Биологические методы очистки грунтов
Методы внесения культур микроорганизмов применяются в тех случаях, когда необходимая аборигенная микрофлора отсутствует. Они могут применяться при...
-
Выбор оптимальных технологических схем очистки воды - достаточно сложная задача, что обусловлено преимущественным многообразием находящихся в воде...
-
Еще одним из возможных путей интенсификации процесса биологической очистки сточных вод может быть использование специальных штаммов бактерий и...
-
Так как в красильном цеху наблюдается превышение норматива сброса загрязняющих веществ (Прямой черный З, Розовый О, Активный черный С, Хромовый черный О,...
-
Заключение - Охрана производственных сточных вод, методы их очистки
Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем,...
-
Смешанная сточная вода от рассматриваемых объектов канализования предварительно очищается то крупных примесей, способных нарушить работу очистных...
-
Обезвреживание и очистка сточных вод. Рациональное использование водных ресурсов - Основы экологии
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики,...
-
Основные методы очистки сточных вод - Рациональное использование водных ресурсов
Методы, применяемые для очистки производственных и бытовых сточных вод, можно разделить на три группы: механические; физико-химические, биологические. В...
-
Очистка воды с помощью коагуляции - Методы очистки воды
Коагуляцией называют процесс, при котором мелкодисперсные частицы находящиеся в растворе укрупняются до видимых размеров. В итоге образуются хлопья...
-
Основные методы очистки сточных вод - Проблемы загрязнения водоснабжения
Водоемы загрязняются в основном в результате спуска в них сточных вод от промышленных предприятий и населенных пунктов. В результате сброса сточных вод...
-
Охрана и очистка морей и океанов, Методы устранения последствий загрязнения - Охрана водных ресурсов
Охрана морей и океанов должна проводиться не только физически, проводя различные исследования по очищению воды и внедрения новых методов и способов...
-
ЗАКЛЮЧЕНИЕ - Методы очистки воды
Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем,...
-
МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ - Методы очистки воды
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно - бытовые сбросы были...
-
Сточные воды подвергают очистке различными способами: механической, химической, механохимической, физико-химической и биохимической (или биологической)....
-
Аэротенки - Очистка сточных вод
Для полной биологической очистке сточных вод малых населенных пунктов применяются: аэрационные установки, работающие по методу полного окисления...
-
УТИЛИЗАЦИЯ осадков сточных вод и активного ила - Биологическая очистка сточных вод
Утилизация осадков сточных вод и избыточного активного ила часто связана с использованием их в сельском хозяйстве в качестве удобрения, что обусловлено...
-
Наиболее широко распространенные в мире методы очистки питьевой воды и отработанных водных растворов основаны на моделировании природных процессов -...
Сорбционные методы - Методы очистки сточных вод