Физика /
←предыдущая следующая→
1 2 3
Таблица 1
Зависимость концентрации ионов меди от соотношения площадей катода и анода.
Начальная концентрация ионов меди 124 г/л.
№
опыта Соотношения площади катода к площади анода Остаточная концентрация ионов меди, г/л
Через 1 час Через 1 сутки
1
2
3 1:1
1:2
1:5 3,901
2,920
2,173 1,035
0,411
0,290
Таблица 2
Зависимость концентрации ионов меди от вида цементатора и его количества.
Начальная концентрация ионов меди 125 г/л.
№
опыта Цементатор Масса, г. Время очистки Остаточная концентрация ионов меди, г/л
1
2
3
4
5
6 Алюминий
Цинк
Железо
Железо
Железо
Железо –
–
–
1
5
10 7 суток
7 суток
7 суток
20 мин
20 мин
20 мин 0,29
0,11
0,25
9,0387
0,5290
0,3932
Таблица 3
Результаты сорбционной очистки от меди и цинка модельных растворов и стоков,
to=20±2oC, перемешивание 30 мин.
№
опыта Очищаемый объект Исходная концентрация мг/л рH Доза сорбента, г/л Остаточная концентрация, г/л
Cu2+ Zn2+ Р–1 Р–2 Р–3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12 Модельный раствор 1109
"
"
"
"
"
1326
"
"
"
"
" 8–9
"
"
6,5–7,5
"
"
0,5–1
"
"
6,5–7,5
"
" 20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20 20,15
31,63
15,58
22,31
35,75
16,71
316,13
433,25
357,69
19,75
30,46
13,68
13
14
15
16
17 Сток щелочной
" кислотный
" смешанный
" "
" " 1109
1326
1192
"
" 9–10
0,5–1
6,5–7,5
"
" 20
20
20
30
15 18,87
419,05
17,29
16,45
17,92
18
19
20
21
22 Сток щелочной
" кислотный
" смешанный
" "
" " 613
580
600
"
" 9–10
0,5–1
6,5–7,5
"
" 20
20
20
30
15 11,34
197,93
8,87
8,54
9,09
23
24
25
26
27
28
29
30 Модельный раствор 1050
"
"
"
"
"
50
" 7–8
"
"
5,5–6,5
"
"
7–8
5,5–6,5 20
20
20
20
20
20
10
10 32,21
39,05
30,07
36,83
45,45
33,01
0,209
0,290
31
32
33
34
35
36 Сток 1050
"
50
50
1050
1050 7–8
5,5–6,5
7–8
5,5–6,5
7–8
7–8 20
20
10
10
15
10 45,19
48,83
0,450
0,508
50,25
54,71
Пятая всероссийская научная конференция
молодых исследователей
«Шаг в будущее»
«Изучение и разработка способа
очистки стоков от ионов тяжёлых металлов»
Россия, Астрахань
Автор: Васкецов Алексей Александрович
Астраханский государственный
технический университет,
V курс
Научный руководитель: Кравцов Евгений Евгеньевич
к.х.н., профессор,
Астраханский государственный
технический университет
Изучение и разработка способа
очистки стоков от ионов тяжёлых металлов
«Изучение и разработка способа
очистки стоков от ионов тяжёлых металлов»
Васкецов Алексей Александрович
Россия, Астрахань
Астраханский государственный
технический университет,
V курс
Введение
Ежегодно в сточных водах гальванических цехов теряется более 0,46 тысяч тонн меди, 3,3 тысяч тонн цинка, десятки тысяч тонн кислот и щелочей [1].
Помимо указанных потерь соединения меди и цинка, выносимые сточными водами из очистных сооружений гальванического производства, оказывают весьма вредное влияние на экосистему.
Установлено, что соединения меди и цинка даже при малых концентрациях (0,001 г/л) тормозят развитие, а при больших (более 0,004 г/л) вызывают токсическое воздействие на водную фауну [2]. По данным комитета экологии Астраханском регионе, учитывая его рыбохозяйственное значение, введена жесткая предельно–допустимая концентрация (ПДК) — 0,0024 мг/л для меди и 0,034 мг/л для цинка.
Исходные стоки, которые необходимо было очистить, содержали медь в концентрациях от 80–100 г/л (отработанные ванны травления) до 10 г/л (промывные воды), цинк соответственно от 50 г/л до 1 г/л. Огромный диапазон концентраций в исходном стоке и в очищенной сточной воде не позволял разработать экономически обоснованный одностадийный процесс их очистки. Чаще всего в производственной практике для удаления ионов тяжёлых металлов (ИТМ), в частности меди, используют реагентный метод [3], заключающийся в осаждении металлических ионов при добавлении к стоку соответствующего реагента. Достоинство метода — в его простоте. Недостатки — в сток вводится новое химическое вещество, то есть, новое загрязнение, а полученные обводнённые осадки имеют большой объём.
Исходя из начальных концентраций меди и цинка и требуемых ПДК, весь процесс очистки был разбит на три стадии:
1) удаление из стока основной части ионов меди (остаточная концентрация примерно 0,5–1,5 г/л);
2) снижение концентрации ионов до миллиграммовых концентраций на литр;
3) окончательная доочистка до ПДК.
Для некоторых стоков очистку планировали проводить по второй и третьей стадиям, минуя первую. По причинам, указанным выше, реагентный метод по крайней мере на первой стадии был исключён. На этой стадии было решено удалять медь и цинк путём электролиза или цементации (для меди).
Главным преимуществом электролиза является возможность получения на катоде свободного металла, при этом не происходит вторичного загрязнения стока. В случае цементации исключаются затраты на электроэнергию, но в очищенном стоке накапливаются ионы металла–цементатора.
На второй стадии предполагалось использовать сорбцию ионов меди и цинка на дешёвых минеральных сорбентах и, наконец, завершить доочистку либо сорбцией на активированном угле, либо предложить оригинальный способ снижения концентраций меди и цинка до ПДК. Цель работы, таким образом, состояла в снижении исходных концентраций меди и цинка до рыбохозяйственных ПДК. Для выполнения её предстояло решить четыре задачи:
1. Изучить электролиз медь- и цинксодержащих стоков и разработать режим катодного осаждения этих металлов.
2. Изучить целесообразность применения цементации и внутреннего электролиза.
3. Исследовать сорбцию ионов меди и цинка на минеральных сорбентах и установить оптимальные условия проведения сорбции.
4. Предложить способ доочистки стоков.
Экспериментальная
←предыдущая следующая→
1 2 3