Технология и аппаратурное оформление очистки сточных вод от ионов меди, цинка, кадмия и ртути с использованием серосодержащих сорбентов

• Автор: Рединова, Александра Владимировна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 127 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АДСОРБЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
1.1. Источники загрязнения сточных вод тяжелыми металлами
1.2. Основные методы очистки металлсодержащих сточных вод
1.3. Адсорбционные методы извлечения металлов из сточных вод
1.3.1. Использование традиционных сорбентов
1.3.2. Природные материалы и их модифицированные формы
1.3.3. Использование серосодержащих полимеров
1.4. Постановка цели и задач работы
ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСПОЛЬЗУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1. Характеристика используемых материалов и приборов
2.2. Получение серосодержащих сорбентов
2.3. Исследование сорбционной активности
2.4. Определение теплоты адсорбции и методика кинетических исследований
2.5. Методика термического и окислительно-восстановительного расщепления отработанных сорбентов. Идентификация продуктов расщепления
2.6. Методика получения сорбентов для эффективного извлечения ртути...57 ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ ПОЛИМЕРНЫХ
СОРБЕНТОВ
3.1. Технология серосодержащих полимерных сорбентов
3.1.1. Новый тип сорбентов на основе полисульфида натрия и отходов производства эпихлоргидрина
3.1.2. Сорбционные свойства полученных сорбентов

3.1.2.1. Кинетический и термодинамический контроль процесса сорбции на серосодержащих сорбентах
3.1.2.2. Извлечение ионов металлов из водных растворов с
использованием двух ступеней сорбции
3.2. Получение комплексно-координационных сорбентов для извлечения
ртути и ее соединений
ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ ПОЛИМЕРНЫХ СОРБЕНТОВ НА УГЛЕРОДНОЙ ОСНОВЕ
4.1. Технология очистки сточных вод с использованием новых типов сорбентов
4.2. Технология утилизации отработанных сорбентов
4.2.1. Термическое расщепление отработанных сорбентов
4.2.2. Основно-восстановительное расщепление
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Процессы адсорбции широко используются в химической и смежных отраслях промышленности (гидрометаллургия, фармацевтическая и пищевая промышленность, машиностроение, приборостроение). Теоретические основы адсорбционных процессов достаточно подробно разработаны для извлечения компонентов газовых смесей твердыми поглотителями [1-5]. Гораздо в меньшей степени исследованы процессы, протекающие в системах жидкость - твердое тело [6]. Однако именно такие процессы в большинстве случаях заложены в технологиях очистки сточных вод.
Защита водных ресурсов от загрязнения является важнейшей экологической задачей современности. Наиболее опасными и распространенными токсичными веществами сточных, а в некоторых случаях и природных вод являются соединения тяжелых металлов [7, 8]. К тяжелым металлам относятся химические элементы металлической природы, которые в виде простых веществ имеют плотность более 4,5 г/см3. Для живых организмов они представляют собой тиоловые яды — вещества, способные блокировать серосодержащие группы белков, что определяет их влияние на обмен веществ и здоровье животных и человека [7]. Наличие большого числа металлообрабатывающих предприятий химического, металлургического, машиностроительного, приборостроительного профиля приводит к образованию большого количества металлсодержащих стоков, что делает проблему очистки сточных вод, содержащих соединения тяжелых металлов, весьма актуальной. Для ее решения предложено большое число химических, физико-химических, электрохимических и биологических методов [8-10], достоинства и недостатки которых представлены в главе 1. Среди разработанных подходов важное место занимают сорбционные методы [11], которые обеспечивают наиболее полное извлечение токсичных ионов, особенно из растворов с низкой, но превышающей допустимые нормы

Большой интерес для реализации поставленной задачи представляет технология комплексного использования чистого природного диатомита и трубчатых текстильных фильтров, которые изготовлены из дешевого полипропиленового волокна по специальной технологии. Фильтры обеспечивают очистку сточных вод от тяжелых металлов - до 96% [ 100].
В качестве сорбентов используют также модифицированные алюмосиликаты [101]. В качестве модификаторов применяли кальцинированную соду, полифосфаты и органические соединения, содержащие карбоксильные и эфирные группировки. Адсорбционная активность по ионам Си2+ модифицированных алюмосиликатов составляет 200 - 250 мг/г.
Авторы работы [102] предлагают использовать в качестве сорбента природные цеолиты, а также цеолиты, модифицированные кремнеорганическими соединениями. Известно более 30 видов природных цеолитов, но лишь часть из них образует крупные месторождения (80 % концентратов), удобные для промышленной переработки. Наиболее распространенные природные цеолиты: шабазит, морденит, клиноптоломит. Природные цеолиты и цеолитсодержащие породы, являются широко распространенным и дешевым минеральным сырьем, обладают уникальным спектром физических, физико-химических и адсорбционных свойств, благодаря чему они нашли широкое применение в практике очистки природных и сточных вод, особенно от поверхностно-активных веществ, органических соединений, красителей, пестицидов, коллоидных и бактериальных загрязнений [103].
Важным недостатком природных сорбентов является то, что они применимы для ограниченного круга примесей и их концентраций [43].
Очистка сточных вод во многих случаях происходит недостаточно полно и в то же время многотоннажные твердые отходы не используются или вовлекаются в процесс переработки в недостаточном объеме. Идеальным был бы подход, при котором для очистки использовались бы вещества,