Электромембранносорбционная технология очистки промышленных хромсодержащих сточных вод

• Автор: Данилова, Галина Николаевна
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 124 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Методы очистки воды от ионов тяжелых металлов
1.2. Комбинирование мембранно-сорбционных методов
1.3. Сорбенты, применяемые для извлечения ионов тяжелых металлов
из водных сред
1.4. Закономерности анодного растворения железа
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Материалы и реактивы
2.2. Разработка нового лабораторного оборудования
2.3. Методы контроля
2.3.1. Метод непрерывного автоматизированного определения содержания ионов железа (II) и (III)
2.3.2. Метод непрерывного автоматизированного определения концентрации ионов хрома (VI)
3. ЭЛЕКТРОЛИЗНО-МЕМБРАННОЕ ПОЛУЧЕНИЕ СОРБЕНТА
3.1. Получение редокс-сорбента электролизом
3.1.1. Технологическая линия получения редокс-сорбента
3.1.2. Влияние линейной скорости электролита на процесс анодного растворения железа
3.1.3. Влияние температуры и концентрации электролита на выход
по току железа (II) и (III)
3.1.4. Обоснование рациональных параметров процесса получения редокс-сорбента электролизом
3.2. Ультрафильтрационное разделение суспензии, содержащей гидроксиды железа
3.2.1. Принципиальная схема лабораторной ультрафильтрационной установки

3.2.2. Влияние скорости подачи суспензии на рабочее давление и
проницаемость ультрафильтрационной мембраны Ф-
4. ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ХРОМСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД
4.1 .Технологическая линия процесса очистки сточных вод
4.2. Сорбционно-мембранный метод удаления хрома (VI) из модельного раствора
4.3. Механизм сорбционно-мембранного извлечения ионов хрома (VI)
из хромсодержащих растворов
4.4. Испытания промышленной мембранно-сорбционной установки
для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов
Выводы
Список литературы
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. В настоящее время одной из основных задач охраны окружающей среды является разработка новых рациональных технологий очистки промышленных сточных вод н источников питьевой воды от ионов токсичных металлов. Наиболее остро стоит проблема очистки сточных вод от Сг (VI), соединения которого, будучи очень сильными окислителями, при попадании в организм отрицательно влияют на деятельность таких жизненно важных органов, как почки, печень и головной мозг. Эти соединения являются одним из основных компонентов стоков гальванических производств.
Среди различных способов очистки сточных вод гальванических производств от ионов тяжелых металлов наибольшее распространение получили реагентные методы, основанные на осаждении их малорастворимых гидроксидов. Для удаления соединений Сг(У1) из водных растворов его предварительно восстанавливают до Сг(Ш) с последующим осаждением действием щелочными реагентами. Это требует значительного расхода реактивов, использования больших площадей под отстойники и приводит к дополнительной минерализации очищенной воды, что делает проблематичным создание замкнутого водооборота.
Другим методом очистки сточных вод является электрохимическая коагуляция, в основе которой лежит анодное растворение железа с образованием Ре(ОН)2, восстановление им Сг(У1) до Сг(Ш), с последующим соосаж-дением образующихся гидроксидов железа (III) и хрома (III). Однако традиционно процесс электрохимической коагуляции проводят непосредственно в межэлектродном пространстве электролизера, что вызывает пассивацию анода, снижает выход по току и увеличивает энергозатраты. Кроме того частичное окисление Сг(Ш) до Сг (VI) кислородом, выделяющимся в результате параллельного анодного процесса, не позволяет достичь ПДК Сг^1) в очищенной воде.
трия, ионный обмен, электродиализ и обратный осмос имеют существенные недостатки. Недостатком реагентных методов является дополнительная минерализация, обусловленная гидролизом солей. Восстановление хрома (VI) дисульфитом натрия проводится в кислой среде. Нейтрализация этого раствора не только затратная, но и приводит к дополнительной минерализации.
Применение ионного обмена приводит к образованию кислотнощелочных сточных вод, которые невозможно утилизировать. Наиболее прогрессивным из существующих методов является электродиализ с применением ионно-селективных мембран. Однако ввиду того, что в сточных водах присутствуют соли жесткости, которые приводят к выпадению осадков в камерах концентрирования, это делает процесс малоэффективным. Кроме того, идет разрушение анионообменных мембран хромат-ионами в результате чего степень очистки резко снижается.
Очистка сточных вод обратным осмосом не получила широкого распространения из-за концентрационной поляризации, приводящей к осадкообразованию и потере проницаемости. Анализ показал, что не существует отдельных методов очистки сточных вод до ПДК от ионов тяжелых металлов. Даже комбинирование вышеизложенных методов не дает требуемых результатов. С целью преодоления вышеуказанных недостатков нами разработана электролизномембранносорбционная технология очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, позволяющая исключить дополнительную минерализацию сточных вод, провести электролиз с минимальными энергозатратами, а мембранное кондиционирование сорбента и ультрафильтрацион-ную очистку сточных вод провести в безосадочном варианте.
Известно [131], что хром (VI) находится в водном растворе в виде хромат- и дихромат-ионов, однако извлечение его сорбцией на анионитах нецелесообразно из-за окислительных свойств вышеперечисленных анионов, которые разрушают сорбент. Поэтому с целью снижения окислительных свойств анионов необходимо восстановить Сг(П) до Сг(Ш) действием, например, соединениями железа (II). При этом, как было сказано выше, реа-