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 ЭЛИСТРОМОТАЦЯОНИОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СОЕДИНЕНИИ ТРВХ- И ШЕСТИВАЛЕНТНОГО ХРОМА ИЗ ПШДЫВШХ И СТОЧНЫХ ВОД ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

05.17.03 - технология электрохимических процессов

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

, Защита состоится № М&РТА 19% г в 10_ 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.э, в )юихр. ¿але__■

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

Автореферат разослан Ср^ёрШЛЯ- 19э£>г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.Т.НОВИКОВ

Лктуальнссть работа. Гальваническое производство является одним из крупнейших потребителей воды, а его сточные вода -одними из самых токсичных и вредных. Основным видом отходов в гальваническом производстве являются промывные воды смешанного состава, содержаще ионн тяжелых металлов, наиболее распространенными из которых являются хром, никель и медь, алюминий и цинк. Существующие методы очистки локальных сточных вод, содержащих соединения трех- и шестивалентного хрома, часто характеризуются сложными технологическими схемами и не всегда обеспечивают необходимую 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 Ре, А1, N1, Си, гп, проблема электрофлотационной очистки от соединений хрома не решалась.

Актуальность данной работы подтверждается Постановлением ГКНТ № 360 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 по 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, природы флокулянтов, режима обработки и других параметров на эффе-тивность процесса флотации. Впервые проведено систематическое изучение влияния различных реагентов на электрофпотационное извлечение хрома(III) и (VI) из модельных растворов.

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

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

Апробация работы. Результаты работы были доложены на двух республиканских конференциях, а также регулярно обсувданись 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 39 наименований.

На защиту выносятся:

Закономерности электрофлотационного извлечения хрома(III) и (VI) из сточных вод в виде малорастворимых соединений;

Технические решения, позволяющие интенсифицировать извлечение соединений хрома, повысить степень очистки.

Технология локального извлечения Сг(Ш), Сг(У1) 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 воды 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-

-Х-

изнтрпикя (Сост) п время извлечения (т). Объектам зксперкмен-ташшх исследований являлюь модельные растворы, содержание Сг(Ш) и Сг(У1). Электрохимическим параметром, управляемым в процессе выбора оптимальных условий, являлась- величина токовой нагрузки в расчете на геометрическое сечение электрофлотатора <13).

Результата экспериментального исследования влияния различных факторов на извлечение ионов хрома (III) и (VI) изложены з третьей главе работы. Обсуэдение 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 неразрушающую транспортировку полу- -ченных флотокомплексов в пенный слой. Как показали предварительные исследования в отличии от других гидроксидов, таких как Ее, А1, гп, Си, гидроксвд хрома извлекается не эффективно. Так, в дистиллированной воде в присутствии фоновой соли Кг^БСЬ степень извлечения составляла не более 50%, 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

рН среды 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-

вор, содержащий Сг(Ш) в концентрации 25 мг/л. Предварительный эксперимент показал, что гидроокись хрома в чистой дистиллированной воде практически не флотируется. Добавление в воду хлорид-ионов до концентрации 10-100 мг/л приводит к появлению фшо-тационяного эффекта, который возрастает в присутствии полиак-риламида (ПАЛ). Поэтом;/, все исследования с Сг(Ш) проводились в присутствии ЫаС1 и ПАА при концентрациях %ас]_-50 мг/л, Сддд= =5 мг/л. Интервал изменения рН=5-10. Время электрофлотационой обработки - 10 минут. Зависимость степени извлечения Сг(0Н)3

от рН приведена на рис.1 Установлено, что при рН=6,5-10 96-97Й частиц присутствуют в воде в дисперсном виде, однако, наибольшая флотатпщая активность наблюдается при рН=7. При рН меньше

Рис.1.Зависимость степени извлечения Сг(0Н)о от рН;

ССг(1П)=25 .

т=Ю мин, 1=200 А/г

I- 1^0(даст.), 2,3-

Н^0(технич.)

шести гидроксид хрома практически не образуется, что .связано с существованием в растворе устойчивого гидратированного катиона [Сг^О^]3"1".Снижение степени извлечения гидроксида в щелочной среде при рН больше 8,0 связано с эффектом перезарядки поверхности частицы при участии ОН"-ионов и формированием отрицательного заряда. Как показали исследования, все объекты, имеющие отрицательный заряд, флотируются менее эффективно, чем флото-концентраты, заряженные положительно или незаряженные. На рис.1, а также в нижеприведенных таблицах и на рисунках приняты следующие обозначения си- степень извлечения хрома элект-

рофлотацией, cig- степень нзр-язчения хрома с последущим фильтрованием система.

1.2. Влияние токовой нагрузки на процесс .

электрофлотациошюй очистки от ионов Cr (III)

Для выяснения влияния режима обработки все параметры процесса поддерживались постоянными, за исключением^ плотности тока, которая менялась в интервале от 60 до 300 А/ма. Исследования проводились при оптимальном значении рН=?. Установлено, что зависимость степени извлечения Сг(0Н)3 от токовой нагрузки в расчете на сечение аппарата проходит через максимум. Оптимальная плотность тока составляет 1Б0-200 А/м2. При увеличении плотности тока свыше указанных значений происходит сильная турбули-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 Сг(Ш) на процесс электрофлотационной очистки

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

гидроксидов, как А1(0Н)3, Ге(0Н)3, электрофлотациошше процесса протекают при концентрациях до 400 мг/л.

а от > Ю

1.4. Электрофлотационная очистка от Сг(Ш) в присутствии фоновых электролитов Гальванические стоки, помимо ионов металла, содержат также различные катионы и анионы, присутствующие в промышленных электролитах и, соответственно, в промывных водах. Присутствие фоновых электролитов, в первую очередь ^вОд, N301, К^ЭОд 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 эффект очистки В работе изучено влияние фоновых солей МаС1, N82003, ,

МаБО^, СаС12, КН4С1 на извлечение трехвалентного хрома в виде гидроксида.

В результате установлено, что при введении ИаС1 максимальная степень извлечения достигается при конценрациях до 100 мг/л.

ПОГ^ЗЭННЭ СТОЛ9Ш1 ИЗПЛОЧОППЛ В ПрИСуТС'ГШШ С1 "-ионов объясняется избыточной адиорбцией из частицах дисперсной ф&ьы, приводя-поЛ к сникешпо величины положительного заряда частиц(94-55£ без Фильтрования и 95-38% с последующей стадией фильтрации). Добавление в электролит карбонат-ионов подавляет процесс флотации и и при концентрации карбонат-ионов, превышающей 100 от/л флотация вообще не протекает. Этот факт может бить объяснен повышением растворимости флотируемого гидроксида хрома в продуктах гидролиза соды с образованием растворимых гидроксокомплексов 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 Сг(Ш) до Сг(71) в ходе электрофлотации, который остается в растворе и представляет наибольшую опасность для экологии. Так, при избыточных количествах хлорида натрия возможно протекание электролиза НаС1, 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 МаС1 и окислителя.

Результаты эксперимента показали, что при значительном кзбытч ке 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 (СМаС1=50 мг/л), как следует из полученных в настоящей работе данных, в

растворе не происходит окисления трехвалентного хрома.

Сг(1П),мг/л

1

„ 1 2 / | У 1

! ! О \ л

VI/

д / 1

/ £

Сг(У1), мг/л ?

Рис.3.Изменение концентрации Сг^+ (1) и Сгб4"(2) в очищаемой во-

5

де в процессе электрофлотации при различном ^ содержании

хлорида натрия

8

°ЫаС1, г/л

о г ч б

При увеличении плотности, тока свышу оптимального (150-200 А/^] и при длительном пребывании раствора в электрофлотационном аппарате, как показали проведенные исследования, также может происходить окисление Сг(Ш). 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 Са~+ и 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 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.

1.5. Влияние органических флокуляптов на электрофлотационное извлечение Ог(Ш) Экспериментальные результаты, полученные по электрофлотационному извлечению гидроксида хрома показали, что без флокулянта процесс протекает не эффективно или вовсе не наблюдается. С целью интенсификации процесса, сокращения времени обработки п повышения степени извлечения исследовано влияние некоторых органических флокулянтов, выпускаемых в стране и за рубежам , на электрофлотаиионное извлечение Сг(ОН)3.

В работе приведены результаты исследования влияния концентрации полиакриламида(ПАА) на степень извлечения гидроксида хрома при различных исходных концентрациях Сг34'. Из этих данных следует, что оптимальным содержанием флокулянта является диапазон 4-6 мг/л. При исследовании влияния флокулянта марки Ргаев-т,о1 установлено, что в присутствии этого флокулянта степень извлечения повышается, достигая 90-95$, причем наиболее эффективно процесс протекает при концентрации флокулянта Ргаез-го1, равной 5 мг/л.

2. Электрофлотаиионное извлечение

хрома(III) из многокомпонентных систем В практике очистки промывных и сточных вод редко встречаются однокомпонентные системы. Чаще всего в промывных водах, помимо ионов хрома, содержатся ионы леди, никеля, цинка, железа (И) и (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: М1-Сг,Ре(П)--Ог, Ре(Ш)-Сг, Си-Н1-Сг и Си-К1-2п-С<1-Сг. ' 2.1. Электрофлотационное извлечение 2-х компонентной системы с различные значениями рН гидратообразования В результате проведенных исследований установлено, что содержание никеля д.чке в незначительных количествах заметно сникает степень извлечения (аг=60-в5£). Максимальное значение не превышает 30-83Й. Однако, при этом расширяется диапазон рН проведения процесса. В частности, при соотношении Сг:М1= <:2 и рН=

9 степень извлече1шя составляет в2%, при рН=Ю, а=80,Г> '¿.Результаты исследования извлечения хрома (III) в его смесях с железом (III) приведены в т&бл.З. Как следует из табл.3, присутстствпе ионов железа даже в иезначительшх количествах существенно улучшает очистку, причом степень извлечения хрома достигает 9099», что связано, невидимому, с коагулирующими свойствами железа.

Таблица 3

Зависимость степени извлечения Сг(Ш) от соотношения концентраций Cr :Fe

Соотношение кон- pH Степень извлечения Cr(III),

центраций Cr3+:Fe3+ Среды ат, % cu, %

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-№1-Сг Изучены основные закономерности электрофлотационного извлечения ионов Си+3, Сг+3, содержащихся в смесях при различных соотношениях концентраций Си:М: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-

-н-

центрацня ионов меди ютнимальиа в интервале рй 8-9 и составляет 0,1-0,4 мг/л. Остаточные концентрации ионов Си+<1 значительно возрастают с увеличением доли Сг+3 в смеси, что связано с низкой флотационной активностью Сг(011)3 и подавлением процесса извлечения других компонентов.

.о , ъ

Для ионов оптимальные условия идентичны ионам Си' , остаточная концентрация составляет 0,1-0,5 мг/л. Рост концентрации и Сг+° 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 Сг+° в системе, а также электрофлотация при рН<7 или рН>10 резко снижает своп эффективность и практически не дает очистки от ионов хрома.

Таким образом, проведенные исследования электрофлотационного извлечения смеси Си^ГГС^Сг^ показывают, ч:з оптимальными условиями (с учетом и скорости процесса и остаточной концентрации) 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. Злектрофшотационное извлечение в системе Си-К1-"п-гл-Сг

Предварительный эксперимент показал, что наиболее важной 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.

1 О 1 о

Данные по остаточным концентрациям ионов Си Я1 , 2п

4-? 4-4

Сс1 , 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 С-г(0Н)д. Поэтому практический интерес представляет изучение системы при соотношениях компонентов (Си+?'/И1+0/гг1+2/С(1+л):Сг+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

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

3. Электрофлотационное извлечение хрома(VI)

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

Рис.4.Зависимость степени электрофлотационного извлечения Сгб+от соотношения концентраций металла примеси и Сгб Состав раствора:

Ч1АА

= 5 мг/л,

°НаСГ 50 мг/л'о рН=7, 1=200 А/м*

= 10 мин.

1 2 з 4 сисх.Сг6+/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, ктхме Сг(У1>-N1(11), 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 Сг(У1):1Г1(И) 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 )/0г(Ш) и Ее(И)/Ре(Ш). Проведенные

iiсследования показали, что электрофлотационная активность указанной системы очень высока, процесс протекает в 2-3 раза быстрее и в течение 3-5 минут степень извлечения составляет 99%.

4. Извлечение хрома(III) из сточных вод методом электрофлотэции в проточном режиме Для создания малоотходных и в перспективе безотходных технологий, необходимо осуществлять непрерывный процесс очистки от ионов металлов, в частности, от хрома. Для реализации проточного режима ведения электрофлотационного процесса необходима корректировка величины pH, отвечающая оптимальным условиям проведения электрофлотации (pH=7,0t0,5). В этой связи в настоящей работе проведен эксперимент, сочетающий электрофлотацию и предварительную электрохимическую коррекцию pH исследуемого раствора в катодной камере электрокорректора мембранного типа.

Из полученных данных следует, что зависимость степени извлечения хрома(Ш) от токовой нагрузки имеет экстремальный характер, причем максимальное извлечение хрома(III) наблюдается в интервале 120 - 180 А/м^ири скорости подачи раствора 9 л/час. Снижение степени извлечения хрома при высоких скоростях подачи раствора(1^, 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 предложены две технологические схемы очистки хромсодерващих 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 ионами иелеза. Оптимальные технологические параметры электрофлотационного процесса следующие: рК= 7, С0г(1с?рцо 50 мг/л, Is=200 А/м2, т=15 мин, Wlip0T0Ka не более /О л/час,"Сщ=2-6 мг/л, 0^^0,1-0,5 мг/л, Су©(ocTf0,1 мг/л*

Рис.5.Принципиальная технологическая схема электрофлотационного извлечения хрома(VI); 1,2-емкости гальваностоков, 3-сбор-так-усреднитель, 4-сборник щелочи, 5-алектрофлотатор, 6-сборник очищенной вода, 7-приемник флотоконцентрата, 8-вентиляционный зонт, 9-насос, Ю-механический фильтр Вторая технология предусматривает смешение стока, содержащего ионы СгСШ и избытка ионов Си2+, К12+, гпг+, Сг3+, Уе3+,

о.

А1 в сборнике- усреднителе 3, где происходит подщелачивание 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 основе Сг(Ш), суммарная концентрация

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

Из представленных данных следует, что максимальная степень извлечения хрома(III) из реального электролита гальванического производства наблюдается при рН=7 и составляет 85-90%.

Таблица 4

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

ССг, исх Остаточн.конц.Сг,мг/л Степень извлечения, %

pH г* ифлот 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 электрофлотационного извлечения хрома может быть использована для очистки сточных и промывных вод гальванического производства.

ВЫВОДЫ '

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

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

няя на эффективность процесса а также тот Факт, что в присутствии Сг(Ш) значительно ухудшается степень извлечения всех, изучешшх катионов.

3.Впервые установлены закономерности электрофлотационного извлечения соединений хрома(VI) в присутствии ионов тяжелых металлов. Показано, что при извлечении хрома(VI) без предварительного восстановления необходим избыток катионов меда, 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 электрофлотации гидроксида хрома,

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

5. Разработана технология очистки сточных вод, содержащих хром(VI-), включающая два подхода: восстановление хрома(VI)

. до хрома(Ш) с последующим отделением Сг(0Н);3, а также извлечение хрома(VI) без предварительного восстановления в смесях с другими, катионами.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. 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 № 2940-В93 от 29.11.93.

2. Щербакова А.В..Колесников В.А. Электрофлотационное извлечение хрома(Ш) из многокомпонентных систем. Российск.хим.-тех-нол.ун-т им.Д.И.Менделеева.-М.:,1994. Деп.ВИНИТИ № 2495-В94 .

3. Щербакова А.В.,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.семин..Ярославль,27-30 сент.,1994. -М., 1994,-с. 13-14.'