автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.03, диссертация на тему:Разработка электрофлотационной технологии извлечения соединений трех- и шестивалентного хрома из промывных и сточных вод гальванического производства

На правах рукописи

ЩЕРБАКОВА АННА ВЛАДИМИРОВНА

___—-

РАЗРАБОТКА ЭЛЕСТРШОТЩЮНИОН ТЕХНОЛОГИИ ¡ИЗВЛЕЧЕНИЯ СОЕДИНЕНИИ ТШ- И ШЕСТИВАЛЕНТНОГО ХРОМА !!3 ПРОМЯШХ И СТОЧШХ ВОД ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОЖВОДСТВЛ

05.17.03 - технология электрохимических процессов

л

А\ У I АВТОРЕФЕРАТ

^ диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

Москва 199Б

Работа выполнена на кафедре технологии электрохимических производств Российского химико-технологического университета им.Д.И.Менделеева.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Колесников В.А.

Научный консультант - кандидат химических наук, доцент Кокарев Г.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Шлугер М.А., кандидат химических наук, доцент Соловьев Г.С.

Ведущая организация - ПО АЗЛК

• С

, Защита состоится 199$ г в час на заседании диссертационного совета Д 053.34.06 в Российском химико-технологическом университете им. Д.И.Менделеева по адресу: 125047, Москва, А-47, Миусская пл., д.9, в ¡¿Сид), ^у__.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-информационном центре РХТУ им.Д.И.Менделеева.

Автореферат разослан (^Ь^сЦЦ 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.Т.НОВИКОВ

о-шки из крупиойил:-: потребителей q ere ето'п-го ьпг;; -

oaw';i из c3í.ojx токсиних и ТУрвДШХ. основным ридом отходов в гальваническое производстге является щю» явные вод;, гаечагетого состава, содержачцю ионц тяжелых металлов, наиболее распрострз-«елинми из которых являются хром, никель и медь, ялшивий и цинк. Существупдке метода очистки локальных сточных вод, содержания: соединения трех- и шестивалентного хрома, часто характеризуются сложными технологическш/ш схемами и не всегда обеспечивает необходшу» степень очистки и возврат реагентов в технологический цикл.

Несмотря на то, что электрофлотационный метод очистки известен и успешно применяется для очистки сточных вод от таких металлов, как Fe, Al, Ni, Cu, Zn, проблема электрофлотацконной очистки от соединений хрома не решалась.

Актуальность данной работы подтверждается Постановлением ГККТ № 3G0 от 29.03.91, Постановениями ГНТП "Экологически безопасные процессы химии и химической технологии" (1990-93 г). Работа проводилась в соответствии с Программой научных исследований совета но электрохимии и коррозии РАН, планом приоритетных направлений работ РХТУ им.Д.И.Менделеева.

Цель работы - разработка электрофлотационного метода извлечения из водных сред соединений трехвалентного и шестивалентного хрома; подбор наиболее эффективных реагентов и установление оптимальных условий проведения процесса.

Научная новизна. Установлены закономерности электрофлотационного извлечения хрома(III) и (VI) индивидуально и в смесях. Выявлена роль состава среды и ее рН, фоновых электролитов, природа флокулянтов, режима обработки и других параметров на эффе-тивность процесса флотации. Впервые проведено систематическое изучение влияния различных реагентов на электрофлотационное извлечение хрома(III) и (VI) из модельных растворов.

Практическая данность. На основании проведенных исследований и на базе оборудования, разработанного за последние годы предложена технология очистки сточных вод гальванического производства от соединений трехвалентного и шестивалентного хрома. Найдены технологические приемы, позволяющие повысить эффектив-

-л-

ность электрофлотационного процесса и снизить остаточную концентрации хрома в сточных водах. Предложены технологические схемы для очистки стоков хромирования и хромсодеркащих цехов гальванопокрытия.

Апробация работа. Результаты работы были доложены на двух республиканских конференциях, а также регулярно обсухщанись на научных семинарах кафедры технологии электрохимических производств .

Публикации. По материалам работы имеется 3 публикации.

Объем работы. Диссертация содержит <65 е., включает 41 таблицу, 26 рисунков и список цитируемой литературы, включающий Э9 наименований.

На защиту выносятся:

Закономерности электрофлот&ционного извлечения хрома(III) и (VI) из сточных вод б виде малорастворимых соединений; Технические решения, позволяющие интенсифицировать извлечение соединений хрома, повысить степень очистки. Технология локального извлечения Cr(III), Cr(VI) из стоков гальванопроизводства.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, сформулированных в конце работы выводов и списка цитированной литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность работы, сформулированы основные ее цели и задачи.

В первой главе рассматриваются источники поступления соединений хрома в сточные вода и описываются существующие методы очистки сточных вод от тяжелых металлов. Важнейшее внимание в этой главе уделено электрохимическим методам очистки и, в частности, электрофлотационному способу извлечения ионов.

Методика проведения эксперимента по электрофлотационному извлечению ионов хрома (III) и (VI) из многокомпонентных растворов и способы количественного определения хрома в растворах рассмотрены во второй главе диссертационной работы. Эксперименты проводились в электрофлотаторе периодического действия. Основными параметрами, которые контролировались в процессе эксперимента являлись степень извлечения (а), остаточная кон-

ц-жтрация (Сог„) и время извл-эчешю (т). Обьектши экспериментальных исследований являлись кодолькио раствора, содержаще Сг(Ш) п Сг(У1). Электрохимическим параметром, управляемым в процессе выбора оптимальных условий, являлась величина токовой нагрузки в расчете на геомэтричоское сечение злектрофлота-тора(13).

Результаты экспериментального исследования влияния различных факторов на извлечение ионов хрома (III) и (VI) изложены в третьей главе работы. Обсуждение результатов экспериментальных исследований представлено в четвертой главе диссертационной работы.

I. Результаты извлечения хрома(III) из индивидуальных растворов

Процесс электрофлотации является многостадийным гетерогенным процессом, для успешного осуществления которого необходимо обеспечить полный перевод ионов в гидроксид, эффективное взаимодействие частиц с пузырьками электролитических газов с образованием флотокомплексов и неразрушавдую транспортировку полу- . ченных флотокомплексов в пенный слой. Как показали предварительные исследования в отличии от других гидроксидов, таких как Ре, А1, Си, гидроксид хрома извлекается не эффективно. Так, в дистиллированной воде в присутствии фоновой соли ¡^йСЬ степень извлечения составляла не более 6055, время проведения процесса достигало 20 минут.

Использование дополнительной стадии фильтрации после электрофлотации показывает, что практически всегда остаточная концентрация хрома снижается в 2-3 раза, что свидетельствует о существовании мелких частиц размером 0,5-2,0 мкм, не удаляемых в процессе без использования специальных флокулянтов.

1.1. Влияние рН на электрофлотационное извлечение Сг(0Н)о

рК среда оказывает влияние на электрофлотационный процесс через два фактора: перевод ионов в дисперсное состояние и его растворение, а также формирование заряда частиц и смена его знака в широком диапазоне рН.

С целью исследования влияния рН на электрофлотационное извлечение хрома в виде гидроксида, был использован модельный раст-

ьор, содержавзй Cr (III) в концентрации 25 кг/л. Прэдасркодысй эксперимент показал, что гидроокись хромг. в чистой дксталлир-важо;* воде практически не флотируется. Добавление в воду хло-рзд-конов до концентрации 10-100 мг/л приводит к появлению ¿ао-тзционшюго эффекта, который возрастает в присутствии полиаи-риламида (ПАА). Поэтом;/, все исследования с Cr (III) проводились в присутствии NaCl и ПАА при концентрациях. %аС1-50 мг/л, Сц,^--=5 мг/л. "Интервал изменения рН=5-10. Вромл электрофлотационой обработки - 10 минут. Зависимость степени извлечения Сг(0!1)о

а, %

от рН приведена на рис Л Установлено, что при рН=6,5-10 96-Э7Ж частиц присутствуют в воде в дисперсном виде, однако, у наибольшая фдотэтп'-иная активность наблюди тся при рй=7. При рН моньз)

Рис.I.Зависимость сто-

гони извлечения

Сг(0Н)о от рН;

ССг(Ш)=25 0

т;=Ю мин, 1=200 А/и"

I- 1^0(даст.), 2,3-й,0(технич.) 3 рН г

а я

шести гидроксид хрома практически не образуется, что связано с существованием в растворе устойчивого гидратированного катиона [Сг(Й20)б13+.Снижение степени извлечения гидроксида в щелочной среде при рН больше 8,0 связано с эффектом перезарядки поверхности частицы при участии 0Н~-ионов и формированием отрицательного заряда. Как показали исследования, все объекты, имеющие отрицательный заряд, флотируются менее эффективно, чем флото-концентраты, зарякешше положительно или незаряженные. На рис.1, а также в нижеприведенных таблицах и на рисунках приняты следующие обозначения си- степень извлечешь хромэ элэкт-

р^'лоташ'-вй, -cig- ствпзнь нзвлвчтшя хрома с после ду*эд:м фильт-рсйошютз систеш.

1.2. Влияшю токовой нагрузки на процесс

олоктрофлотациошюй отлстки от ионов Cr(III)

Для ваяснония влияния режима обработки все параметры процесса поддерживались постоянными, за исключением плотности тока, которая менялась в интервале от 50 до 300 А/м?\ Исследования проводились при оптимальном значении рН=7. Установлено, что зависимость степени извлечения Сг(0И)3 от токовой нагрузки в расчете на сечение аппарата проходит через максимум. Оптимальная плотность тока составляет 150-200 А/мл. При увеличении плотности тока свыше указанных значений происходит сильная туроула-зация раствора, что приводит к разрушению пенного слоя и как следствие этого, снижению степени очистки от ионов хрома. При дальнейшем увеличении плотности тока, происходит уменьшение скорости процесса не только за счет сильной турбулизации раствора электролитическими газами- водородом и кислородом, а также за счет процессов происходящих в газонаполненном объеме раствора - коалесценции пузырьков и разрушения флокул - частица гидроксида хрома - пузырек газа. Плотности тока до 100-150 А/м2 не обеспечивают в заданный отрезок времени насыщения жидкости газовыми пузырьками, вследствие чего степень очистки не достигает высоких значений. Установлено также, что даже при оптимальных величинах плотности тока необходимо производить отбор пробы после 10-минутного перерыва, в результате которого заканчивается формирование пенного продукта (гидроксида), а также проводить доочистку растворов фильтрованием.

1.3.Влияние исходной концентрации ионов Cr(III) на процесс электрофлотационной очистки

При извлечении ионов трехвалентного хрома было установлено, что наиболее эффективно процесс протекает при исходной концентрации хрома - 25-50 мг/л, ркс.2. При концентрациях 50-150 да/л эффект уменьшается вследствие протекания коагуляционшх процессов. При концентрации хрома 150 мг/л и выше флотационный процесс практически но протекает. Необходимо заметить, что для таких

-б-

гидроксидов, как А1(0Н)3, Ре(0Н)3, электрофдотащгошше процессы протекают при концентрациях до 400 мг/л. а, %

1.4. Электрофлотационная очистка от Сг(Ш) в присутствии фоновых элеюролитов Гальванические стоки, помимо ионов металла, содержат также различные катионы и анионы, присутствующие в промышленных электролитах и, соответственно, в промывных водах. Присутствие фоноьых электролитов, в первую очередь На2304, НаС1, К-^БОд и т.д. может оказать существенное влияние на электрофлотационный процесс. При этом в растворе могут образовываться новые труднораст-»воримые соединения, т.е. измениться природа флотируемых частиц. Возможно также образование комплексов, что приводит к переходу дисперсной фазы в раствор, снижая эф]>зкт очистки В работе изучено влияние фоновых солей ЫаС1, Иа^СОд, И^Од, ВД304, СаС12, КН4С1 на извлечение трехвалентного хрома в виде ' гидроксида.

В результате установлено, что при введении На01 максимальная степень извлечения достигается при конценрациях до 100 мг/л.

ПоЕнвокие степени извлечения в присутствии С1 "-ионов объясняется избыточной адсорбцией на частицах дисперсной фазы, приводящей к снижению величины положительного заряда частиц(94-96« без фильтрования и 96-98Й с последующей стадией фильтрации). Добавление в электролит карбонат-ионов подавляет процесс флотации и и при концентрации карбонат-ионов, превышающей 100 мг/л флота-цня вообще не протекает. Этот факт может быть объяснен повышением растворимости флотируемого гидроксида хрома в продуктах гидролиза соды с образованием растворимых гидроксокомплексоз хрома. Наличие в стоках сульфат-ионов не оказывает существенного влияния на очистку, которая характеризуется степенями извле-чечения 70% и 95% без фильтрования и с фильтрованием соответственно.

При разработке технологии извлечения хрома нужно учитывать ряд факторов при которых возможно окисление Ог(Ш) до Сг(У1) в ходе электрофлотации, который остается в растворе и представляет наибольшую опасность для экологии. Так, при избыточных количествах хлорида натрия возможно протекание электролиза КаС1, в результате которого при рН= 6-7 образуется активный хлор в виде растворимого в воде С12, а также гипохлорит натрия.

На практике при завершении процесса очистки происходит смешение хромового и цианидного стоков и его сброс в канализацию, причем последний содержит избыток гипохлорита. Этот процесс необходимо учитывать при обработке смешанных стоков. Так было замечено, что при наличии гипохлорида в растворе, дисперсная фаза Сг(0Н)3 окисляется и Сг(Ш) переходит в раствор, образуя соединения шестивалентного хрома. Окисление хрома(III) в хром(VI) протекает интенсивно при высоких значениях плотности тока, при длительном ведении процесса электрофлотации, высокой концентрации КаС1 и окислителя.

Результаты эксперимента показали, что при значительном избытке НаС1 (свыше 500 мг/л) происходит резкое увеличение количества хрома(VI) в растворе за счет окисления хрома(III), рис.3. В то же время при рабочей концентрации хлорида натрия (С^аС1=50 мг/л), как следует из полученных в настоящей работе данных, в

-е-

растворе не происходит окисления трехвалентного хрома.

При увеличении плотности, тока свыше оптимального (150-200 A/W/ и при длительном пребывании раствора в электрофлотационном аппарате, как показали проведенные исследования, также может происходить окисление Cr(III). Рекомендуемое и достаточное время ведения процесса, обеспечивающее 95-99%-ную очистку- 10-15 мин.

В результате исследования влияния катионов на степень извлечения хрома(III) в виде гидроксида установлено, что ионы Сас+ и Мёг , определяющие жесткость воды, при концентрациях до 50 мг/л не вызывают ухудшения электрофлотационного процесса (степень очистки соответствует 96%, что сопоставимо со значениями, полученными в отсутствие указанных ионов). Присутствие NHj4" до 50 мг/л,также не вызывает уменьшение степени очистки. Снижение величины а при высоких концентрациях хлоридов рассматриваемых катионов определяется, по-видимому, влиянием С1~-ионов, о чем говорилось выше.

1,6. Влияние органических фло::улянтов па элоктрофлотяш'.онноо извлечение Or(III) Эксвзрп-штольнне результата, полученные по электрофлотаци-онпопу извлечению гидроксида хрома показали, что без флокуляптл процесс протекает не эффективно или вовсе не наблюдается. С целью интенсификация процесса, сокращения времени обработки и повышения степени извлечения исследовано влияние некоторых органических флокулянтов, выпускаемых в стране и за рубеетм , на электрофлоташгонное извлечение Cr(0H)g.

В роботе приведены результаты исследования влияния концентрации полизкрилзмидаШАА) на степень извлечения ги^роксида хрома при различных исходных концентрациях Из этих данных следует, что оптимэльнкм содержанием флокулянта является диапазон 4-6 мг/л. При исследовании влияния флокулянта марки Ргаев-tol установлено, что в присутствии этого флокулянта степень извлечения повышается, достигая 90-9G3, причем наиболее

эффективно процесс протекает при концентрации Флокулянта Ргаев-t,ol, равной 5 мг/л.

2. Электрофлотационное извлечение

хрома(TII) из многокомпонентных систем В практике очистки промывных и сточных вод редко встречаются однококпонентные системы. Чаще всего в промывных водах, помимо ионов хрома, содержатся ионы меди, никеля, цинка, железа (II) п (III), свинца, кальция, магния и др. Поэтому представляет ин-интерес рассмотреть вопросы совместного извлечения ионов хрома (III) в смесях с ионами цинка, меди, никеля,кадмия и железа при различном соотношении компонентов. В этой связи в работе проведены исследования извлечения хрома в смесях: Ni-Cr,Fe(II)--Сг, Fe(III)-Cr, Cu-Ni-Cr и Cu-Hl-Zn-Cd-Cr. • 2.1. Электрофлотационное извлечение 2-х компонентной системы с различными значениями рН гидратообразования В результате проведенных исследований установлено, что содержание никеля длже в незначительных количествах заметно сникает степей иявлччения (ат=60-65Ж). Максимальное значение не превышает 80-83%. Однако, при этом расширяется диапазон рН про-ведешш процесса. В частности, при соотношении Cr:NI= 1:2 и рН=

9 степень извлечения составляет 82%, при рЯ=Ю, а=80,5 %.Результата исследования извлечения хрома(III) в его смесях с железом (III) приведены в табл.3. Как следует из табл.3, присутстствкв ионов железа даже в незначительных количествах существенно улучшает очистку, причем степень извлечения хрома достигает 9099$, что связано, повидимому, с коагулирующими свойствами железа.

Таблица 3

Зависимость степени извлечения Cr(III) от соотношения концентраций Cr :Fe

Соотношение концентраций Cr3+:Fe3+ РН Среда Степень извлечения Cr(III),

ар % %

5:1 6 58,0 96,0

2:1 6 73,2 . 96,0

1:1 6 78,0 97,1

1:2 6 92,4 99,9

1:0 6 71,9 93,5

5:1 7 85,5 99,9

2:1 7 93,1 99,9

1:1 7 94,0 99,9

1:2 7 90,0 99,9

1:0 7 89,2 99,0

5:1 8 88,4 99,9

2:1 8 67,0 97,6

1:1 8 75,0 99,9

1:2 8 91,0 99,9

1:0 8 67,1 92,3

2.2. Электрофлотационное извлечение в системе Си-Ш-Сг Изучены основные закономерности электрофлотационного извлечения ионов Си+3, Ш.4^, Сг+3, содержащихся в смесях при различных соотношениях концентраций Си:Ш:Сг - 1:1:1; 3:1:1; 1:3:1; 1:1:3 при рН среды 7-10. Использование атомно-адсорбционного метода позволило проанализировать поведение каждого компонента системы. Проведенные исследования показали, что остаточная кон-

центрг-.шм ионов меди минимальна в интервале рН 8-9 и составляет 0,1-0,4 мг/л. Остаточные концентрации ионов Си4"'1 значительно возрастают с увеличением доли Сг4"3 в смеси, что связано с низкой флотационной активностью Сг(0Н)3 и подавлением процесса извлечения других компонентов.

Для ионов И1+2 оптимальные условия идентичны ионам Си4'2, остаточная концентрация составляет 0,1-0,5 мг/л. Рост концентрации Ш.4"2 и Сг+3 в смеси ухудшает эффективность процесса извлечения ионов меди и приводит к возрастанию ее остаточной концентрации.

Остаточная концентрация ионов х^ома составляет 0,3 мг/л. -Увеличение исходной концентрации Сг4"" в системе, а также электро-фяотация при рН<7 или рН>10 резко снижает свою эффективность и практически не дает очистки от ионов хрома.

Таким образом, проведенные исследования электрофлотационного извлечения смеси Си4"2:'!!.4"'1:^4"3 показывают, чю оптимальными условиями (с учетом и скорости процесса и остаточной концентрв-щти) являются рН = 8 и соотношение компонентов, близкое к 1:1:1. Указанные условия обеспечивают остаточные концентрации на уровне 0,1-0,5 мг/л.

2.. 3. Электрофлотационное извлечение в системе Си-И-2п-М-Сг Предварительный эксперимент показал, что наиболее вакной характеристикой для многокомпонентной системы является величина остаточной концентрации, которая существенно зависит от природы металла, рН среды, соотношения компонентов, а также наличия в в системе флокулянта.

Данные по остаточным концентрациям ионов Си4"2, гп4"2,

1 о , о

И , Сг , наиболее часто встречающихся в процессах очистки сточных вод гальванического производства, при значениях рН 7-10 приведены в диссертации. Как показано ранее, все компоненты смеси достаточно эффективно выделяются электрофлотацией индивидуально или в 2-х-З-х компонентных смесях. Наиболее низкой флотационной активностью обладает Сг(0Н)д. Поэтому практический интерес представляет изучение системы при соотношениях компонентов (Си+?,Л«4""/"п+?7С(14''''):Сг4"3= 1:1, 1:2, 1:3, т.е. при повышенных концентрациях плохоизвлекаемого компонента Сг(0Н)3.

Повышение концентрации Сг+3 в 3 раза ведет к снижению

зфТйктавности процесса в 5-10 раз. При рН 8,¿-9,0 процесс протекает с эффективностью не ьшпе 15%.

3. Элэктрофлотациошюе извлечение хрома (VI)

В данной работе впервые изучался процесс извлечения соединений Сг(У1) в присутствщ соединений некоторых металлов при различном соотношении Сг:Ме. Экспериментальные данные представлены на рис.4, а , I

100

Рис.4.Зависимость степени электрофло-

тационного извлечения Сгб+от соотношения концентраций металла примеси и Сг6 Состав раствора:

-Т1АА

= 5 мг/л,

С,;я01= 50 мг/л,^ рН=7, 1=200 А/м2 т; = 10 мин.

0 1 2 3 4 Сисх.Сгб4"/СМе

•Как следует из этих, а также из приведенных в диссертации результатов исследований извлечения хрома(VI) в присутствии трехвалентных железа, алюминия и хрома, во всех изученных системах, кгюме Сг(У1(II), даже при двухкратном избытке шестивалентного хрома степень его извлечения остается достаточно высокой (более 85%). В смеси же с никелем эффективное извлечение хрома наблюдается при соотношении СгШ):Ш.(П) не более 1:1.

Так как на практике для обезвреживания Сг(У1) часто используются железосодержащие отходы , в сточной воде, вследствие протекания окислительно-востановительного процесса, присутствуют две системы Сг(У1)/Сг(И1) и Ре(П)/Ре(Ш). Проведенные

<л\*.л"?довя;пгТ потспег'.ч.г, ч^о о^эктра/чэтл-цттсннзл активность у;са-п' нгой crcie??i очень кгеоил, процесс протокам в 2-3 раза быстрое п и точониз 3-5 гчнут СТОПОПЬ Il'ti-лочоиил состззлпо i С!?'"..

■1. Извлечение хрсма(ГП) из сточных вол метода; электро^потзтш в проточном pern»» Длл создания 1'ллоотгодш1х и в перспектив«» безотходных технологи 't, кеобгодаио осуществлять попрерчвнкй процесс очистки от попов металлов, в частности, от хрома. Для реализации проточного реотма ведения электрофлотационного процесса необходима корректировка велстины рН, отвечающая оптимальным условиям прог«*-д«го»я электрофлотацки (pff=",0±0,5). В этой связи п настоящей работе проведен эксперимент, сочетающий электрофлотацию и предварительную электрохимическую коррекцию рК исследуемого раствора в катодной камере электрокорректора мембранного типа.

!'з получениях данных следует, что записи/ость степени пзрл-зчрнпя хрома(III) от токовой нагрузки иноет экстремальный хароктор, причем максимальное извлечение хрома(III) наблюдается в интервале 120 - 180 A/f/'при скорости подачи раствора 9 л/час. Сникение степени извлечения хрома при высоких скоростях подачи раствора(1л л/час) может быть связано как с недостаточным временем пребывания обрабатываемого стока в установке (неполный переход частиц в дисперсную фазу), так и с незавершенным процессом адсорбции за счет турбулизации раствора и деформации пенного слоя потоком жидкости.

5. Технология извлечения хрома из сточных вод На основании проведенных исследований предложена две технологические схемы очистки хромсодеркэщих сточных вод цеха гальванопокрытий, операций хромирования, в которых(Предусмотрено восстановление хрома(VI) до хрома(III), а также схема электрофлотационной очистки от хрома(VI), рис.5.

Первая схема предусматривает извлечение гидроксида хрома индивидуально или в смеси с нонами железа. Оптимальные технологические параметры электрофлотационного процесса следущие: рК= 7, С^^до 50 от/л, 1я=200 А/мт=15 мин, ^ КГ) не более ГОл/час, С[!аа=2-5 'т/л, сглрс -=0,1-0,5 мг/л, cff^octj=0,i нг/л.

Н20>СМ Ii.

рН-2-3

HiO^lW-

си-л^лЕ!

//¿он

4

—Х-

■э

рН-8

4i Л

ОЛЛАХ XWV)

III

1 II III

© -

б \Г

Рис.б.Принципиальная технологическая схема электрофлотационного извлечения хрома(VI); 1,2-емкости гальваностоков, 3-сбор-ник-усреднитель, 4-сборник щелочи, 5-злектрофлотатор, 6-сборник очищенной воды, 7-приемник флотоконцентрата, 8-вентиляционный зонг, 9-насос, 10-механический фильтр Вторая технология предусматривает смешение стока, содержащего ионы Сг(У1) и избытка ионов Си2+, М2+, гпг+, Сг3+, Ре3+, АГ3*" в сборнике- усреднителе 3, где происходит подщелачивадае раствора до оптимального значения рН. Электрофлотационное извлечение соединений хрома осуществляется в аппарате 5, после чего, пенный продукт, содержащий хроматы, удаляется через верхнюю часть аппарата в приемник флотоконцентрата 7. Очищенная вода поступает в емкость 6, откуда направляется на глубокую доочистку по ионам тяжелых и цветных металлов. Глубокая доочистка обеспечивает высокие степени извлечения (до 99%) и остаточные концентрации на уровне 0,05- 0,01 мг.

В последние годы на кафедре ТЭП РХТУ им.Д.И.Менделеева на основе соединений хрома были разработаны электролиты для их использования в гальваническом производстве. В этой связи в настоящей работе были проведены исследования с реальным электролитом хромирования на основа Сг(Ш), суммарная концентрация

- i5~

хрока в котором составляла 41,6 г/л, а алюмншя -3,7 г/л. Результата эксперимента представлены в табл.4.

Кз представленных данных следует, что максималь-нап степень извлечения хрома(III) из реального электролита гальвэ1тческого производства наблюдается при рН=7 и составляет 85-90^.

Тэблвда 4

Зависимость остаточных концентраций и степени извлечения хрома(Ш) и алюминия от pH раствора ■

Оста точи.конц.Сг,мг/л Степень извлечения, %

Сг, исх pH сфлот л флот+фильтр. а Юг а 2Сг а AI

25 6 7 8 16,8 4,8 6,1 12,8 3,2 5,0 33 81 76 49 87 80 89 95 92

50 6 7 8 29,5 6,6 8,5 22,1 5,0 6,5 41 87 83 56 90 87 90 95 94

Таким образом, ионы хрома, как показали проведенные в настоящей работе исследования, эффективно извлекаются из реального электролита гальванических производств и предложенная в работе технология электрофлотэционного извлечения хрома может быть использована для очистки сточных и промывных вод гальванического производства.

ВЫВОДЫ 1

1.Установлены основные закономерности электрофлотационного извлечения хрома(III) в виде гидроксида из индвивидуальных растворов. Показано что извлечение гидроксида хрома протекает наиболее эффективно при рН=7,0-0,5, в присутствии хлорида натрия (25-50 мгЛл) и флокулянта (5 от/л), 1е= 150-200^^При этом степень очистки достигает 95-98 %.

2.Установлены закономерности электрофлотационного извлечения хрома(Ш) в составе многокомпонентных систем'Cu-Ni-Cr, Cu-NI-Zn-Cd-Cr. Отмечено благоприятное влияние железа, меди и алюми-

нил НС. :>ЭДбКТИБНОСТЬ Процесса а таОкЭ ТОТ ('АКч , что ь присутствии Сг(ПТ) значите пыю ухизл**?ся степень из&явче-кая всех

ПЗУ Ч* ШГЫХ КЛТИОНОБ.

3.Бцехлые устаповлекы закономерности зл&ктрофяотащкппгого извлечения соединений хрома(VI) в присутствии ионов тяжелых металлов. Показано, что при извлечении хрома(VI) без предварительного восстановления необходим избыток катионов меди, железа (III), алюминия и др. Степень извлечения достигает 95-97 %.

4.Разработана технология очистки сточных вод гальванического производства от хрома(III), позволяющая обезвреживать хромсо-держащие сточные воды путем электрофпотации гидроксида хрома,

а также его смесей с железом(II) и (III). Предложенная технология позволяет извлекать 98-99% соединений хрома в виде гидрок-сида.

5. Разработана технология очистки сточных вод, содержащих хром(VI), включающая два подхода: восстановление хрома(VI) до хрома(III) с последующим отделением Сг(0Н)д, а также извлечение хрома(VI) без предварительного восстановления в смесях с другими катионами.

Список опубликованных работ по теме диссертации

I, Щербакова А.В.,Колесников В.А. Электрофшотационное извлечение хрома(VI) из многокомпонентных систем.Российск.хим.-технол.. ун-т им.Д.И.Менделеева.-М.:,1993. Деп.ВИНИТИ Л 2940-ВаЗ от 29.11.93.

2. Щербакова A.B..Колесников В.А. Электрофлотационное извлечение хрома(Ш) из многокомпонентных систем. Российск.хим.-технол.ун-т им.Д.И.Менделеева.-М.:,1994. Деп.ВИНИТИ ü 2495-ВЭ4 .

3. Щербакова A.B..Колесников В.А.,Громова Е.В. Электрофлотационное извлечение хрома из сточных вод гальванопроизводства. //Пути с средства повышения экол.безопасн.гальван.пр-в:Тез. докл. 3 Всерос.научно-техн.семип..Ярославль,27-30 оент.,1994. -М., 1994,-с. 13-14.' ^ j>