Совершенствование технологии очистки стоков гальванических производств от ионов меди и никеля

• Автор: Луценко, Мария Михайловна
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 212 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ОЧИСТКИ

ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОКОВ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ ОТ ИОНОВ МЕДИ И НИКЕЛЯ.

1.1 Актуальность проблемы очистки сточных вод

гальванических производств от ионов меди и никеля

1.2 Реагснтные химические методы очистки

1.3 Электрохимические методы

1.3.1 Электролиз

1.3.2 Электрохимическая очистка или электрокоагуляция.

1.3.3 Электродиализ.

1.3.4 Другие электрохимические методы.
1.4 Мембранные методы.
1.5 Сорбционные методы очистки
1.5.1 Ионообменный метод очистки сточных вод
1.5.2 Адсорбционный метод.
1.6 Цель и задачи работы
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ
ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ СТОКА ОТ ИОНОВ МЕДИ И НИКЕЛЯ
2.1 Феноменолог ическое описание процесса очистки стоков
от ионов меди и никеля фильтрованием через
активированный алюмосиликатный адсорбент ААА
2.2 Математическое моделирование процесса извлечения
ионов меди и никеля из стоков при фильтровании его
через алюмосиликатный адсорбент.
2.3 Экспериментальные исследования по очистке стоков,
содержащих ионы меди и никеля, на лабораторной фильтрационной установки
2.3.1 Экспериментальные исследования адсорбции ионов меди и никеля из стоков в динамическом режиме мри фильтровании на коротких слоях адсорбента.
2.3.2 Выбор и обоснование рационального метода регенерации алюмосиликатного адсорбента при
очистке медноникелевого стока.
2.4 Обоснование соответствия процесса сорбционного
извлечения ионов меди и никеля из стока общим
закономерностям динамики сорбции из жидких сред
2.5. Выводы по второй главе.
3. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СОРБЦИОННОЙ
СХЕМЫ ОЧИСТКИ .
3.1. Определение параметров сорбционного процесса фильтрования р, Д, Н, Г, ЬО, т, т2.
3.2. Расчет реального времени защитного действия загрузки при фильтровании сточных вод гальванических
производств
3.3. Выбор схемы очистки и ее описание
3.4. Определение капитальных затрат на строительство и
монтаж очистных сооружений.
3.5. Определение эксплуатационных затрат
3.6. Определение приведенных затрат при различном
количестве ступеней очистки
3.7. Выводы по третьей главе.
4. РЕАЛИЗАЦИЯ СОРБЦИОННОЙ ДООЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД АЛЮМОСИЛИКАТНЫМ АДСОРБЕНТОМ, ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЕГО
ПРИМЕНЕНИЯ
4.1. Общие сведения о стоках гальванических производств.
4.2. Доочистка сточных вод на очистных сооружениях
ФГУП Рязанский приборный завод в г. Рязани
4.3. Доочистка сточных вод на очистных сооружениях ОАО Электропульт в г. СанктПетербург
4.4. Техникоэкономическая и экологическая эффективность сорбционной технологии с использованием активированного алюмоенликатного адсорбента для
очистки гальванических сточных вод
4.5 Выводы по четвертой главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


К сожалению, после процесса электролиза концентрация ионов тяжелых металлов в очищенной воде часто превышает ПДК []. Способ электролиза так же рекомендуется для обезвреживания сточных вод, содержащих цианиды в повышенных концентрациях - более 0 мг/л [, 8, 3]. В целом можно сказать, что этот метод перспективен в основном для извлечения тяжелых металлов из концен грированных сточных вод, что особенно целесообразно для таких ценных металлов, как медь и никель. ПДК. Очистка сточных вод в бездиафрагменном электродиализере с использованием стальных электродов (растворимым анодом) часто называют электрокоагуляцией [, 3]. При этом методе очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов достигается главным образом за счет соосаждения металлов с гидроксидом железа (II), поскольку величины pH обработанной воды обычно бывают еще значительно ниже величин, при которых заканчивается осаждение гидроксидов тяжелых металлов. Поэтому степень очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов определяется в этом случае, как общим количеством переведенного в воду железа (общим количеством образовавшегося при этом гидроксида железа (II)), так и исходной величиной pH обрабатываемой воды. Установлено [3], что достаточно высокая степень очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов (ионов меди, никеля, цинка и кадмия) достигается лишь при исходной величине pH сточных вод, близких к величине pH начала образования соответствующих гидроксидов, а также при условии перевода в воду определенного количества Ре2'-ионов. Исходная концентрация pH при очистке сточных вод от ионов меди должна быть не ниже 5,5, а при очистке от никеля 6,5 []. Ориентировочный расход металлического железа для осаждения 1 г меди и никеля при указанных величинах pH сточных вод составляет соответственно 3-3,5 и 5,5-6 г []. При этом общие расходы металла и электроэнергии на обработку сточных вод значительно сокращаются [, 3]. Вместе с тем даже при соблюдении оптимальных условий очистки сточных вод методом электродиализа остаточные концентрации в них ионов тяжелых металлов часто превышают ПДК [, 3]. Кроме того, этот метод характеризуется значительными расхода листового металла и образованием значительных объемов шламов []. Электродиализ заключается в переносе ионов через мембраны под действием постоянного электрического тока []. При этом анионы будут переноситься током в анодное пространство, а на аноде будет выделяться кислород и хлор, и образовываться кислоты. Одновременно катионы переносятся в катодное пространство и на катоде выделяется водород, и образуются щелочи. Схема этого процесса представлена на рис. Процесс электродиализа осуществляется в специальных мембранных аппаратах - электродиализаторах. Электродиализатор разделен чередующимися мембранами, образующими концентрирующие и обессоливающие камеры. В промышленности в настоящее время используются двух-, трех- и многокамерные электродиализаторы с неактивными или ионоактивными мембранами. Рис. Наибольшее применение нашли аппараты с ионоактивными мембранами. При использовании ионоактивных мембран эффективность процесса обессоливания воды резко повышается в результате способности этих мембран пропускать ионы только одного знака (в отличии от неактивных мембран - рис. Ионоактивные мембраны бывают катионитовыми и анионитоными. Катионитовая селективная мембрана, как и катионит, содержит группы атомов с фиксированным отрицательным зарядом. Мембрана пропускает положительные катионы (натрий, калий, железо, и др) иод действием элекгрического тока к катоду и не пропускает аниониты (хлорид, сульфат, нитрат и ОН*-ионы). Анионитовыс мембраны имеют противоположный заряд и аналогично пропускают анионы, и не пропускает катиониты. Существуют так же биполярные мембраны, одна поверхность которых обладает свойствами катионитовой мембраны, а другая анионитовой. Такая мембрана, расположенная между электродами, генерирует водородные и гидроксильные ионы и может применяться отдельно либо в сочетании с катиониговими и анионитовыми мембранами. Схема процесса электродиализа с активными мембранами представлена на рис. Применение последних становится все более популярным. Рис.