Получение хрома из промывных вод процессов гальваностегии

ВВЕДЕНИЕ

Строгие требования органов охраны окружающей среды не позволяют сбрасывать непосредственно в водоемы или канализацию сточные воды, содержащие хром, например в виде хромовой кислоты, хроматов металлов и т. п. Кроме того, хром является дорогостоящим металлом и его извлечение из хромсодержащих растворов является желательным и с экономической точки зрения. Уже длительное время существует потребность в экономичном и эффективном способе удаления хрома из сточных вод и его регенерации.

Глава 1. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОРОШКООБРАЗНЫХ ФЛОКУЛЯНТОВ

Сточные воды гальванических производств обычно содержит примеси загрязняющих веществ, относящихся по классификации Л.А Кульского к IV группе, то есть в виде ионно – диспергированных соединений, в том числе катионов тяжелых металлов, токсичных анионов в виде хромата, бихромата и др.

Анализ работ по очистке и обезвреживанию таких сточных вод показывают, что выбор наиболее рациональной схемы очистки, предусматривающей и выделение шламов водоочистки с целью дальнейшего их использования, должен быть основан на сочетании или комбинировании реагентов, физико – химических и механических методов. Кроме того, при использовании реагентов для осаждения примесей часто образуются малорастворимые соединения в коллоидном состоянии, что требует включения в схему очистки таких процессов, как коагуляции, флокуляции (1).

В сточных вод содержится, помимо таких ионов, как Zn2+ , Cu2+ , Ni2+ , Cd2- , Fe2- , Cr (VI) в виде анионов CrО₄ 2- , Cr₂ О₇ 2- , трудно переводимых реагентами в нерастворимые соединения. Это потребовало предварительной обработки кислых сточных вод, заключающейся в восстановление Cr (VI) в Cr (III). В качестве восстановителя нами использован FeSO₄ для того, чтобы на последующих стадиях очистки он выполнял роль коагулянта и участвовал в гетерокоагуляции в виде Fe (OH)₃ .

Восстановление Cr (VI) в Cr (III) протекает по схеме:

CrО₄ 2- + Fe2+ + 8 Н → Cr3+ + Fe3+ + 4 Н₂ О

Далее с помощью щелочных реагентов – NaOH, Na₂ СО₃ , NH₄ OH,Са (ОН)₂ – осуществляется как нейтрализация сточных вод, так и перевод в гидрооксиды, выпадающие в осадок при соответствующих значениях рН. Установлено, что наиболее полный перевод ионов в гидроксиды обеспечивается при рН=8,5-9,5. Интервалы рН осаждения гидрооксидов, структура осадка и соответственно скорость осаждения зависят от природы добавляемого щелочного реагента.

В случае NaOH из – за проявления амфотерных свойств гидроксидами цинк, хрома интервал рН осаждения узок; при использовании NH₄ OH возможно образование аммиакатов, и степень осаждения ниже. Более перспективны Na₂ СО₃ образующиеся гидрооксиды имеют рыхлую аморфную структуру, медленно осаждающую и уплотняющуюся во времени.

Для ускорения процесса осаждения образующихся гидрооксидов нами использован порошкообразный флокулянт ПМАК, который зарекомендовал себя как флокулянт.

После предварительной обработки сточных вод растворами FeSO₄ и Na₂ CO₃ добавляли порошкообразный флокулянт. Количество добавляемых реагентов регулировалось до значения рН, которые доводили при обработке FeSO₄ до рН=2 – 2,5 и до 8,5 – 9,5 – при дальнейшей обработке FeSO₄ для перевода инов тяжелых металлов в дисперсное состояние в виде нерастворимых гидроксидов (2). Приведенные на рис.1 кривые показывают, что с увеличением добавок порошкообразных полиэлектролитов степень осветления

где V и V_общ. - объем отстоя и общий объем соответственно сточной воды увеличивается, достигая 80% при дозе ПМАК – 50 мг/л. При этом ускоряются процессы хлопьеобразования и осаждения агрегатов в результате значительного увеличения их размеров и прочности (3).

Рис.1 Кинетика осветления сточных вод гальванического производства в присутствии ПМАК: 1 – без ПМАК, 2 – 0,5, 3 – 5, 4 – 12,5, 5 – 25, 6 – 50 мг/л

На основе коллоидно – химических аспектов водоочистки обоснована необходимость регулирования фазо – дисперсного состояния примесей в сточных водах гальванического производства, выбрана рациональная схема комплексной реагентной обработки, включающей применение фллокулянтов для интенсификации процессов разделения фаз.

ГЛАВА 2. ХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Химическая очистка сточных вод гальванического производства делится на два типа очистки: нейтрализация нежелательных примесей и выведение в осадок растворенных веществ. Основным преимуществом химической очистки сточных вод производства считается его низкая чувствительность к изначальному количеству содержащихся в воде загрязнителей — посредством химической очистки сточных вод гальванического производства из воды удаляется любое количество примесей. Среди недостатков химических методов очистки сточных вод производстваможно назвать как высокую стоимость используемых реагентов, так и потребность в доочистке сточных вод, которые после очистки содержат как остаточные количества самого реагента, так и побочные продукты реакции, а также образовавшийся в ходе реакции осадок.