Очистка сточных вод от тяжелых металловИонный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора твердой фазой, обладающей свойством обменивать ионы, содержащиеся лей, на другие ионы, присутствующие в растворе. Вещества, составляющие твёрдую фазу, носят название - ионитов. Они практически не растворимы в воде. Те из них, которые способны поглощать из растворов электролитов положительные ионы, называются катионитами (проявляют кислотные свойства), отрицательные ионы - анионитами (проявляют основные свойства). Если иониты обменивают и катионы и анионы, их называют амфотерными (проявляют кислотные и основные свойства). Иониты бывают неорганические (минеральные) и органические. Это могут быть природные вещества или вещества, полученные искусственно. К неорганическим природным ионитам относятся цеолиты, глинистые минералы, полевые шпаты, различные слюды и др., а к неорганическим синтетическим ионитам - силикагели, пермутиты, труднорастворимые оксиды и гидроксиды некоторых металлов (алюминия, хрома, циркония и др.). Органические природные иониты - это гуминовые кислоты почв и углей. К органическим искусственным ионитам относятся ионообменные смолы с развитой поверхностью, которые представляют собой высокомолекулярные соединения, углеводородные радикалы которых образуют пространственную сетку с фиксированными на ней активными ионообменными функциональными группами. Пространственная углеводородная сетка (каркас) называется матрицей, а обменивающиеся ионы - противоионами. Каждый противоион соединён с противоположно заряженными ионами, называемыми фиксированными или анкерными. Полимерные углеводородные цепи, являющиеся основой матрицы, связаны (сшиты) между собой поперечными связями, что придаёт прочность каркасу. В зависимости от степени диссоциации различают следующие виды: ионитов: - сильнокислотные катиониты, содержащие сульфогруппы SO3H или фосфорнокислые PO(OH)2 группы и сильноосновые аниониты, содержащие четвертичные аммониевые основания R3NOH; - слабокислотные катиониты, содержащие карбоксильные СООН и фенольные C6H5OH группы, диссоциириующие при рН<7, а также слабоосновные первичные NH2 и вторичные NH аминогруппы, диссоциириующие при рН>7. В зависимости от противоиона, которым насыщена ионообменная смола, различают: Н-форму, Na-форму, Са-форму и т.д. для катионитов и соответственно ОН-форму, Сl-форму и т.д. для анионитов. Основные требования к ионитам, используемым для очистки сточных вод, следующие: • высокая обменная ёмкость; • хорошие кинетические свойства (высокая скорость ионного обмена); • достаточная устойчивость по отношению к кислотам, щелочам, окислителям и восстановителям; • нерастворимость в воде, органических растворителях и растворах электролитов; • ограниченная набухаемость. Важнейшим свойством ионитов является их поглотительная способность, которая характеризуется обменной ёмкостью и определяется количеством грамм-эквивалентов ионов, поглощаемых единицей массы или объёма ионита. Различают полную, статическую и динамическую обменные ёмкости. Полная ёмкость - это количество поглощаемого вещества при полном насыщении единицы объёма или массы ионита. Статическая ёмкость - это обменная ёмкость ионита при равновесии в данных рабочих условиях. Статическая обменная ёмкость обычно меньше полной. Динамическая обменная ёмкость - это ёмкость ионита до "проскока" ионов в фильтрат, определяемая в условиях фильтрации. Динамическая ёмкость меньше статической. Если катиониты находятся в Н-форме или Na-форме, то обмен катионов будет проходить по реакциям:
Ме+ + Н[К] <-> Ме[К] + Н+
Ме+ + Na[K] <-> Ме[К] + Na+
где [К] - комплекс катионита; Ме+ - катион металла, находящийся в сточной воде.
Слабоосновные аниониты обменивают анионы сильных кислот:
2А[ОН] + H2SO4 <-> [A]2SO4 + H2O
где [А] - комплекс анионита.
Характерной особенностью ионитов является их обратимость, т.е. возможность восстановления обменной ёмкости после насыщения, что достигается проведением реакции ионного обмена в обратном направлении. Этот процесс носит название регенерации. Регенерационные растворы называют элюатами. В их состав входят катионы или анионы, извлеченные ионитами из сточных вод. Катиониты обычно регенерируют 2-8% растворами кислот (при переводе их в Н-форму) или раствором хлористого натрия (при переводе в Na-форму):
2Ме[К] + H2SO4 <-> 2Н[К] + Me2SO4 2Ме[К] + NaCl <-> Na[K] + MeCl
Отработанные аниониты регенерируют 2-6% растворами щелочи (NaOH, NH4OH) или 2-4% раствором Na2CO3:
[A]2SO4 + NaOH <-> 2А[ОН] + Na2SO4 Полученные элюаты нейтрализуют, обрабатывают специальными реагентами с целью выделения ценных продуктов, или непосредственно используют в производстве. Примером последнего может служить способ регенерации сильноосновных анионитов, насыщенных ионами шестивалентного хрома 0,2-5Н, растворами серной кислоты. В кислой среде хром сорбируется на анионите в виде аниона Cr2O72- - При десорбции хрома (VI) серной кислотой по указанному способу протекает следующая реакция:
(R3N2)Cr2O7 + H2SO4 <-> (R3N2)SO4 + H2Cr2O7
Как известно, стандартный состав электролитов блестящего хромирования включает 250 г/л СгО3 и 2,5 г H2SO4. Исходя из этого полученный регенерационный раствор (элюат), содержащий двухромовую кислоту H2Cr2O7 (т.е. продукт растворения CrO3 в воде) и H2SO4, может быть непосредственно направлен на корректировку ванн хромирования (т.е. создаются условия для создания безотходных гальванических производств). На степень регенерации влияет тип ионита, состав насыщенного слоя, природа, концентрация и расход регенерирующего вещества, температура, время контакта и расход реагентов. Восстановление обменной ёмкости при регенерации обычно составляет 60-100%. Процессы ионообменной очистки сточных вод подразделяют по следующим признакам: • по организации процесса - периодического, непрерывного и полунепрерывного действия; • по гидродинамическому режиму - смешения, вытеснения и промежуточного типа; • по состоянию слоя ионита - с неподвижным, движущимся, пульсирующим, перемешивающим и циркулирующим слоем; • по организации контакта взаимодействующих фаз — с непрерывным и ступенчатым контактом фаз; • по организации взаимного направления движения фаз - на прямоточные, противоточные и со смешанным током; • по конструкции - на колонные и ёмкостные; • по способу подвода энергии - без подвода энергии извне (с гравитационным движением твёрдой фазы) и с подводом энергии извне (принудительное движение твёрдой фазы). Ионный обмен рекомендуется применять: • в процессах очистки воды из источников водоснабжения для улучшения качества воды, применяемой в гальваническом производстве; • для очистки сточных вод от катионов тяжёлых металлов хрома и анионов Кислот; • для доочистки сточных вод после реагентной очистки; • для извлечения отдельных видов цветных металлов в линиях локальной очистки с целью дальнейшей регенерации электролитов.
Очистка промывных вод гальванического производства может осуществляться двумя путями: - обработкой смешанных промывных вод на ионообменных фильтрах, что позволяет обессолить и повторно использовать в производстве очищенную воду; - обработкой промывных вод одного технологического процесса (меднения, никелирования и т.д.), что создаёт реальную возможность утилизации металлов. 
Консультацию специалистов Вы можете получить по телефону: (495) 768-06-46. Для того, чтобы сотрудники ГК Транснациональный Экологический Проект подготовили для Вас технико-коммерческое предложение, просим Вас заполнить следующий опросный лист: Скачать опросный лист - Очистка сточных вод Заполненный опросный лист просим направить по адресу электронной почты info#enviropark.ru |