НПП Электрохимия
Гальванические покрытия и механообработка

elhim.ekb@yandex.ru

8-912-044-66-44

8-922-162-66-44

Метод ионного обмена при очистке сточных вод

1. Введение
Ионообменную очистку сточных вод отличает:
- Высокая глубина очистки;
- Снижение общего солесодержания стоков;
- Возможность одновременного извлечения из сточных вод как катионов, так и анионов за счет применения на одной и той же ионообменной установке процессов катионирования и анионирования;
- Возможность селективного извлечения загрязняющих компонентов с последующим их концентрированием;
- Возможность извлекать загрязнения, находящиеся в сверхнизких количествах, когда другие методы уже неэффективны;
- Низкая энергоемкость и высокая автоматизируемость.

К существующим ограничениям метода следует отнести:
- Верхняя граница концентрации загрязнителей в стоках - до 1 г/л.
- Максимальная производительность установок до 1-2 тыс.м3/сутки.
- Высокая стоимость ионообменных смол.
- Необходимость предварительной подготовки сточной воды и очистки ее от нефтепродуктов и иной органики.

Несмотря на указанные ограничения, ионный обмен считается одним из самых перспективных методов очистки сточных вод.
Для применения ионообменного метода необходимо:
- идентифицировать все потоки сточных вод.
- определить необходимость раздельной или совместной очистки стоков;
- подобрать ионит;
- определить оптимальные режимы работы ионитов;
- обеспечить контроль выходной концентрации загрязнителей в очищенной воде;
- определить схему работы колонок: параллельное или последовательное;
- определить способ регенерирования смол: выбрать элюирующие растворы и определить режимы регенерации ионитов (прямоточное или противоточное);
- решить вопрос утилизации или использования элюатов.

Основные аспекты работы ионообменных колонок представлены в статье об общих методах нейтрализации сточных вод. Напомним, что суть ионного обмена заключается в эквивалентном замещении подвижных ионов в составе ионита на ионы-загрязнители сточных вод.:


mA + RmB <-> mRA + B

где:

А - поглощаемый ион;

RmB - ионит с подвижным ионом B;

В - свободный ион, перешедший из ионита в раствор.

 


При этом замещаться могут как катионы, так и анионы. Замещение идет строго на ионы аналогичного знака.

 

Катиониты делятся на сильно- и слабокислотные (в H+ и Na+ форме). Сильнокислотные содержат функциональные группы SO3H или PO(OH)2, слабокислотные - COOH (карбоксильные) и C6H5OH (фенольные).


Аниониты делятся на сильно- и слабоосновные (в ОН- или солевой форме). Сильноосновные содержат функциональные группы R3NOH (четвертичные аммониевые основания), слабоосновные -NH2, =NH, =-N (замещенные в различной степени аминогруппы).
Существуют иониты смешанного типа.


По составу ионообменные смолы могут представлять из себя стиролдивинилбензол, этилендиаминэтиленхлоргидрин, моносульфат и множество других соединений.
При обозначении смол используют букву К в названии катионита и А в названии анионита.

Иониты могут быть:
- Порошкообразными (0,04-0,07 мм)
- Зернистыми (0,3-2,0 мм)
- Волокнистыми.
- Листовыми / плиточными.


2.  Очистка сточных вод от меди
Метод ионного обмена для улавливания меди из медноаммиачных растворов применяли еще в 1936 году в Германии. Сорбцию осуществляли на катионите Вофатит - F в Н+- форме при скорости фильтрации 55 мл/см2*мин. Очищенную воду, а также сульфат меди, получаемый в процессе регенерации  катионита, возвращали в производство.


Осборн предложил очистку сточных вод от меди с использованием анионита Дуалит С-20 в  Сl-- форме. Он показал, что при скорости фильтрации очищаемых растворов 2,73 м/ч степень очистки стоков может достигать 100%. Регенерацию анионитов проводили 5% раствором НСl.  Н.П.Колонина и др. также установили, что при сорбции меди из растворов, содержащих 140 г/л хлор- ионов, анионитами оптимальным является рН=3. Наибольшую емкость имел низкоосновной анионит АН-2Ф, величина которой составляла от 4-20 мг/л. Содержание меди в фильтрате равнялось 0,3мг/л.


Технологию очистки меди и других тяжелых металлов из сложных по составу растворов электролизного цеха разработали В.М. Розманов и др. В качестве сорбента использовали сильнокислый катионит КУ-2. Исходные растворы до 3,4 г/л меди, 1,5 г/л никеля и имели рН = 2. Содержание меди в фильтрате составляло около 0,1 мг/л, емкость используемой смолы достигала по меди 27 г/л  при общей величине с учетом сорбции никеля - 39 г/л. В качестве элюатов использовалась серная кислота серная кислота с концентрацией 200г/л.


Ю.А. Кац, Л.П. Соколова для очистки промывных травильных растворов, содержащих 60-120 мг/л  меди, а также другие тяжелые металлы, использовали двухступенчатую очистку с использованием на первой ступени катионита КУ-2, а на второй ступени низкоосновного анионита АН-2Ф.  Линейная скорость пропускания растворов составляла 8-17 м/час, высота загрузки ионитов в колонках - 2м. В работе отмечается получение очищенных стоков с минимальным содержанием в них загрязнений, значения которых не указываются.


Возможность ионообменного извлечения меди из медноаммиачных растворов исследовали также А.Л. Григорян и Ж.О. Ахвердян. Оптимальными названы следующие условия процесса: сорбент КУ-1 или КУ-2 в Н+- форме, рН исходных растворов 10-11, обменная емкость сорбента 55-56 мг/л. Извлечение меди составило 98-99%, элюент -5%-ная серная  кислота.


Е.И. Зубкова, А.В. Корниенко и др. изучали сорбцию иона Сu2+ и её комплексного иона с этилендиамином на катионите КУ-2. Сорбция комплексного иона значительно выше сорбции иона комплексообразователя (Сu2+). В работе подтверждена зависимость сорбционной способности комплексного иона меди с этилендиамином от степени гидратации меди.


Имеются также работы по освещению влияния рН среды, степени гидролизуемости меди, строения ионита на поглотительную способность анионитов, винилпиридинового ряда к ионам Сu(II). Статическая обменная емкость (далее СОЕ) в зависимости от вида сорбента находилась в пределах от 40-70%. Максимальное значение СОЕ составило 5,62 мг-экв/ч (микропористый анионит АН-401).


М.Д. Ивановский и В.Д. Васильев изучали кинетику сорбции ионов меди, цинка и железа (II и III) в зависимости от крупности зерен катионитов КУ-2-2П, КУ-2х8  и КБ-4Пх2. По уменьшению значений коэффициентов диффузии ионы металлов для катионита КУ2х8 располагаются в ряд:


Cu2+ >  Zn2+ >  Fe2+ > Fe3+


что указывает на предпочтительную сорбцию меди по сравнению с другими указанными металлами.


Изучалась также сорбируемость меди на карбоксильных катионитах в зависимости от рН среды. Было установлено, что медь извлекается в достаточно широком диапазоне рН: от 1,7 до 10,0. Оптимальной областью сорбции меди на карбоксильных катионитах является интервал рН = 3,4-4,6. По способности сорбировать медь изученные катиониты располагают в ряд:


СГ-1
> КБ-4 > КУ-2 > С-63


Описан механизм и основные закономерности сорбции меди из слабокислых растворов различными анионитами. По способности сорбировать медь аниониты могут быть расположены в следующей последовательности:


Ан-31
>  Ав-16 >  ЭДЭ-10П  >  АН2Ф >  АМП  >  ВП-1


Повышенная сорбируемость меди двумя первыми анионитами объясняется наличием в их структуре преимущественно вторичных  и третичных  аминогрупп, так как известно, что соединения типа этилендиамина обладают склонностью к комплексообразованию с медью и ионами ряда других известных металлов. Практически аналогичные результаты по извлечению меди из сернокислых растворов, имеющих рН = 4,5, анионитами получил К.М. Салдадзе. Составленный им ряд сорбируемости имеет вид:


АН-2Ф
>  АВ-16 > ЭДЭ-10П  > АВ-17 > АН-18 > АН-25 > АН-23


При снижении рН от 4,5 до 2,0 емкость этих смол уменьшилась в 10 раз.


В свою очередь использование катионитов для селективного извлечения меди из сернокислых растворов с примерно таким же уровнем кислотности, дает более лучшие результаты. Так полная динамическая обменная емкость (далее ПДОЕ) по меди в присутствии в растворе до 1,8 г/л железа для катионитов КУ-2х8 и КБ-4 в Na-форме  соответственно достигало 4,1 и 6,32 мг-экв/г. Полная  десорбция осуществлялась 10-20% H2SO4 и 10%-ным раствором сульфата натрия.


Амфолиты АНКБ-1 и АНКБ-5, синтезированные  путем  модификации анионитов ЭДЭ-10П и АН-2Ф,  за счет введения в них карбоксильных групп   имеют емкость по меди при рН = 1,5 соответственно 50 мг/г и 32 мг/г. С увеличением рН до 3,5 емкость возрастает до 140 и 80 мг/г,  в то время как максимальная сорбируемость  находящихся в их основе анионитов,  не превышает 90 мг/г. Эти же ионообменные смолы показали ПДОЕ по меди, достигающую 120-160 г/кг  при её извлечении из сернокислых растворов сложного состава, содержащих 0,4-0,7 г/л Fe(II) и  2,1-2,7г/л Al.
Имеются сведения о высокой селективности к меди амфотерных ионитов. Лучшие образцы смол при сорбции из растворов с рН = 4,5 имели емкость по меди 5-6 мг-экв/г или 15-20% (по массе). Элюирование меди осуществляли 4Н H2SO4.


Следует сказать, что высокие значения сорбируемости меди, приведенные в ряде работ для некоторых типов ионообменных смол, резко снижаются при изменении солевого фона растворов. Наглядным примером являются результаты использования относительного селективного к меди катионита СГ-1. Так,  при максимальной емкости по меди для этого сорбента 30 мг/г значения сорбируемости составляли 10-16 мг/г при извлечении меди из технологических растворов, а по некоторым данным даже при исходной концентрации меди в растворе до 6,25 г/л из-за сложного солевого фона  этот параметр снизился до 1-2 мг/г.


Имеются результаты испытаний наиболее эффективных к сорбции меди ионообменных смол при её извлечении из водных сред с рН = 2-4,8, содержащих, (г/л): 1,5-2,4 Cu; 0,6-1,2 Fe; 0,08-,1 Zn , а также Mg, Al, Ca и др. металлы. Сорбируемость меди сильно зависела от её равновесной концентрации (далее Сравн) в растворе м составила при рН = 2,3 для смол АНКБ-7, АВ-16Г, АН-31, КУ-2 при увеличении Сравн с 7-1985 (мг/л) соответственно 11,9-58,3; 3,0-25,7; 6,2-30,8 (мг/г). С увеличением рН раствора до 4,8 сорбируемость несколько возрастала, составив соответственно 7,1-124; 4,5-188; 14,3-806; 10,3-45,8 (мг/г). Наименьшие различия в сорбируемости меди при изменении Сравн было отмечено для сильнокислого катионита КУ-2.  При исходной концентрации меди 1,8 г/л, поступающей на аниониты АНКБ-7 и АВ-16Г, фильтраты после 8-10 стадий сорбции содержали 20-30 мг/л Cu . Продолжительность контакта раствора и ионитом составляла 40 мин. Элюирование Cu проводили 27-30% H2SO4 2,5-3 объемами раствора. Содержание меди в элюате составило 40-50 г/л при извлечении 99,3-99,4%. Сорбция проводилась в пачуках в условиях противоточного полунепрерывного процесса при 30% загрузке ионита от рабочего объема сорбционного аппарата.


3.  Очистка сточных вод от никеля
В растворах никель присутствует в виде катиона Ni2+ , имеет склонность к образованию комплексных форм. В связи с этим для его извлечения могут быть использованы различные типы ионообменных смол.


На Горьковском автомобильном заводе была сконструирована и испытана опытная установка по очистке растворов участков никелирования объемом 5 м3/час. Содержание никеля в них находилось на уровне 0,5г/л. Использовался катионит КУ-2 в Н-форме.


Обменная емкость ионита составляла 300г/кг по NiSO4. Десорбция никеля не превышала 98% от количества поглощенного металла при максимальной концентрации в его элюатах  150 г/л.


Описана установка производительностью 100 м3/сут. Для очистки сточных вод, содержащих сернокислый никель. В установке использовался катионит Вофатит-F, обменная емкость которого составила 54-61 кг-экв/ м3 .


Т.Л. Шкорбатова и Л.Н. Рыжова исследовали извлечение никеля из сточных вод на катионите КБ-4П-2. ДОЕ по никелю составила 5,8-6,5 мг-экв/г. В условиях оптимальной десорбции концентрация NiSO4 в элюате достигала 20-80 г/л.


Наибольшей разделительной способностью в отношении ионов Ca2+ и Ni2+ обладает катионит КУ-2, а по отношению к ионам Mg2+ и Ni2+ - КУ-1. Присутствие в растворе до 116 г/ л. NaCl мало влияет на селективность этих ионитов к никелю.


Из разбавленных сернокислых растворов никель может быть извлечен на смоле Talsion -14 в Н-форме.  Вымывание никеля осуществлялось 2,2н серной кислотой.


При сорбции из аммиачных растворов на катионитах СГ и КФ, как показали Б.Н. Ласкорин и В.К. Тимофеева, емкость СГ в NH4+ - форме составляет 60 мг/г, а катионита КФ  - 40 мг/г. Сильно подавляет сорбцию никеля карбонат аммония. При его содержании до 4%, емкость снижается для смолы СГ - в 2 раза. Несколько меньше влияет сульфат аммония. Десорбцию проводили 3% раствором H2SO4.


В солянокислых растворах никель образует комплексы различной устойчивости. Сорбируемость его возрастает с увеличением кислотности среды до 9н  HCl. Наибольшая емкость была установлена для анионитов АПМ и АМХ за счет образования в фазе смолы комплексных соединений металла с пиридином или хинолином матрицы. Сорбции также способствует введение в раствор ионов  CN- и SCN-.


Из разбавленных сернокислых и солянокислых растворов никель сильно основными анионитами не сорбируется. В связи с этим,  эти сорбенты могут быть использованы для очистки никелевых электролитов или других растворов от цинка. Метод был реализован на комбинате «Южуралникель» с использованием анионита АМП. Электролит после очистки содержал 0,2-0,3 мг/л. цинка при его исходной концентрации 25-50 мг/л.


Положительные результаты были получены при сорбции никеля на макропористом катионите СS-3 в присутствии натрий- кальциевых солей, а также на новом композиционном ионообменнике на основе отходов предприятий плодоовощного и химического производства (скорлупка косточек урюка и отходы производства нитрона), который за счет высокоразвитой поверхности эффективно сорбирует никель из кислых растворов. По результатам исследований украинских ученых природные цеолиты Закарпатья - морденит и клиноптилолит- не уступают по своим сорбционным свойствам к никелю синтетическим цеолитам. 


4.  Очистка сточных вод от цинка
Цинк, также как и медь и никель, может находиться в сточных водах как в форме катионов, так и в виде анионных комплексов.
Известны работы по извлечеию цинка из промывных вод катионитами. Так, А.Ю. Додабаев с сотрудниками проводили ионообменное извлечение цинка из растворов скоростных пылеуловителей с помощью катионита КУ-2х8. Емкость смолы составила 60г/кг. Извлечение цинка из растворов достигало 97%. Близкие результаты были получены К.Б. Лебедевым при очистке от цинка промывных вод Усть-Каменогорского свинцово - цинкового комбината. Лучшим катионитом здесь также была смола КУ-2х8. Её регенерация проводилась серной кислотой.


В работе освещены результаты сравнительного изучения степени очистки сточных вод с содержанием цинка до 200 мг/л. при применении ионного обмена и реагента осаждения известковым молоком. В качестве катионита использовалась смола Дауэкс-50Wx8, обменная емкость которого составила 0,6-0,75 мг-экв/мл. Катионитом сорбировалось из раствора до 80 % цинка, в то время как степень очистки с помощью известкового молока достигала 90%.


При сорбции цинка из сложного по составу промывного раствора с исходным содержанием до 120 мг/л. на катионите КУ-2 в Na - форме,  полная обменная емкость сорбента составила 0,6-1,6 мг-экв/г. Проскок цинка происходил почти одновременно для всех растворов независимо от их состава при содержании в них цинка более 20 мг/л..


В то же время в работах Л.А. Стемпковской и др. при сравнительных испытаниях катионитов КУ-1, КУ-2, КБ-4х2 в опытах по очистке сточных вод , лучшим сорбентом оказался КУ-1 с обменной емкостью 0,3г-экв/кг. При этом,  увеличение скорости фильтрации в диапазоне от 10 до 70 м/час не сказывалось на обменной емкости смолы. Содержание цинка в фильтрате составляло около 0,1 мг/л.. При организации работы ионообменной смолы в «кипящем» слое, остаточное содержание цинка по данным работы не превышало 0,005мг/л.


В свою очередь В.М. Барбой и др. нашли, что обменная емкость катионитов КБ-4 по цинку в статических условиях при отсутствии других ионов в 16 раз превышает обменную емкость КУ-2, достигая 9,8 мг-экв/г, снижаясь в динамических условиях до 6,4 мг-экв/г.


Э.Е. Вайханская изучала сорбцию цинка из стоков с содержанием 50-80 мг/л. на катионитах: сульфо-угле; СБС; КБ-2. Лучшими по обменной емкости оказались КУ-2 и КБ-2, соответственно 2,04 и 2,0 мг-экв/г. В.Н. Демидов, обобщив результаты лабораторных исследований по очистке цинкосодержащих стоков, установил, что оптимальная скорость фильтрования - 5,5 м/час, а изменение рН среды от 2,2 до 7,5 на обменную емкость КУ-2 не влияет.


Использование анионитов для извлечения цинка эффективно только из сильнокислых растворов или растворов, содержащих комплексообразующие агенты. Так из 1н солянокислого раствора микрограммовые количества цинка могут быть извлечены в виде прочных хлоридных комплексов анионитом Дауэкс-1. Емкость анионита Варион АД при сорбции цинка из цианосодержащих растворов в динамических условиях составила 3,4 мг-экв/г. Регенерация осуществлялась раствором NaOH. При сорбции цинка из растворов щелочноземельных металлов кривые поглощения цинка проходят через максимум при концентрации Сl- ионов  3-4 г-экв/л.


Сорбция цинка из хлоридных растворов с относительно высоким содержанием других тяжелых металлов исследовалась различными типами ионообменных смол в работе. Лучшие результаты были получены на ионите марки Lewatit OC-1026. Элюирование цинка осуществлялось HCl.
Интересные результаты получены по извлечению цинка из разбавленных растворов с помощью ионообменной ткани при приложенном электрическом напряжении. Степень выделения цинка при этом достигала 95%, а расход электроэнергии был значительно ниже, чем в традиционных процессах электродиализа.


Эффективные способы соответственно очистки промывных вод хлористоаммонийного цинкования и ионообменного отделения цинка от меди на хелатообразующих ионитах в сульфатных растворах изложены также в работах.


5.  Очистка сточных вод от кадмия
Кадмий является чрезвычайно токсичным элементов, имеющим очень низкое  ПДК. Поэтому при его извлечении важна  глубина очистки. В водных растворах обычно присутствует в виде иона Cd2+, с аммиаком образует комплексный катион  [Cd(NH3)4]2+  , а с цианом - комплексный анион  [Cd(CN)4]2- , образует также комплексы с галагенид - ионами: CdГ+ , CdГ2 ,CdГ3-  ,CdГ2- , где Г - Cl-  , Br- ,  J-. В связи с этим  для очистки сточных вод от кадмия можно использовать как катиониты , так и аниониты.


Для сорбции кадмия успешно применялись катиониты Дауэкс-50Wx8 в Н-форме, Биорад AG50Wx8, Левитит S115, КУ-2.
Для его элюирования использовались разные растворы 0,5-2,0н HCl, (NH4)SO4 или H2O2, 1н КSCN, 3 н Н2SO4, NH4Ac.


А.И. Субботина установила, что при очистке растворов, содержащих 20-70 мг/л кадмия, катионитом КУ-2, максимальное поглощение металла составляет 192 мг/г при рН = 6,5. В то же время при его извлечении из промышленных стоков, после технологической операции выщелачивания обжиговой пыли на сильнокислом катионите Цеoкарб -225, емкость по металлу составила 1,16 г-экв/л. Извлечение из сорбента находилось на уровне 99%.


Интересными являются результаты, полученные при извлечении кадмия из растворов на окисленном активированном угле КАУ и окисленных активных углях, полученных из косточек персика и грецкого ореха. Исследованные в этих работах сорбенты достаточно селективны ко всем тяжелым металлам. При этом по результатам сорбции в статических условиях на угле КАУ в полученных рядах селективности кадмий занимает лидирующее положение, уступая только свинцу.


При извлечении кадмия анионитами предложено дополнительно вводить в раствор 0,2-2,0 мол/л ионов хлора для связывания кадмия в анион CdCl3-. Десорбцию при этом осуществляют раствором NaCl. Известно также , использование для сорбции кадмия и последующего его отделения от смеси тяжелых металлов анионообменной смолы ЭДЭ-10П, Пермутит Q, а также волокнистых сорбентов, на основе полиакрилонитрила, содержащего аминогруппы и группы тиоксина и пиразола.  Во втором случае,  присутствие в растворе до 0,5М хлорида, сульфата, нитрата или карбоната натрия не влияет на степень извлечения тяжелых металлов, в том числе кадмия.


6. Ионообменная очистка сточных вод от хрома
Соединения хрома относятся к числу наиболее токсичных компонентов загрязнения. При этом наиболее токсичны соединения шестивалентного хрома. В зависимости от рН среды Сr (VI) находится в водной среде либо в форме иона CrO42- (щелочные растворы), либо иона  Cr2O72- (кислые растворы). После восстановления хрома (VI) реагентными методами до трехвалентного состояния, возникает проблема очистки стоков от Cr3+. Трехвалентный хром обладает достаточно слабой комплексообразующей способностью, поэтому возможно его присутствие в растворах лишь с SCN- и F- ионами.


Исходя из образующихся объемов промывных операций травления и подготовки поверхности, а также токсичности этих стоков, наиболее актуальны вопросы очистки растворов от Cr(VI). Здесь широко применяются как высокоосновные аниониты - АВ-17, АВ-16, АВ-28 , так и низкоосновные - АН-2Ф, АН-18, АН-31, ЭДЭ-10П.


 Ю.Ю. Лурье и П.С. Антипова рекомендовали для извлечения шестивалентного хрома из растворов с содержанием 190-250мг/л Cr6+ слабоосновной анионит АН-18 в Cl-форме.


М.А. Штерн и Г.Н. Горелик  установили, что ПДОЕ анионита АВ-17 по CrO42- составила  2,1 мг-экв/мл. Элюирование поглощенных ионов рекомендовано проводить сначала раствором NaOH (30 г/л), а затем раствором поваренной соли (150 г/л). Ими же было отмечено, что из насыщенных хромом анионитов АН-2Ф, ЭДЭ-10П, АВ-16, хромат- ионы полностью извлекаются.
В работе  отмечается, что лучшими по емкости и химической устойчивости для поглощения шестивалентного хрома из кислой среды с исходной концентрацией 0,03-0,1 мг/л являются аниониты АВ-17х8 и АН-28. При этом обменная емкость по бихромат - иону составила 130 мг/г для АВ-17 и 116 мг/г для АВ-28. Емкость ионитов в солевой форме выше, чем в гидроксильной, а предварительное катионирование стоков увеличивает емкость по хрому. Отмечено также, что более лучшими кинетическими свойствами обладает анионит АВ-28.


Практически такие же результаты сообщают другие авторы: обменная емкость для анионита АВ-17 в  Cl -форме достигает 12% от массы смолы, а для АВ-28 - 13%. Извлечение хрома (VI) из этих смол приближается к 100%.  В этой же статье отмечено окислительное действие бихромат - ионов на целый ряд низкоосновных анионитов, в том числе ЭДЭ-10П и АН-3. Исследование проведенные в ЦНИИолово, показали, что наиболее эффективно  Cr(VI) из сточных вод также сорбируется ионитом АВ-17 в Cl-форме - 151 мг/л. Десорбция при этом 15% раствором  NaOH составляла около 86%.


По рекомендациям ВНИИводгео при очистке от хроматов сточных вод, содержащих от 15 до 850 мг/л  CrO3,  необходимо использовать  установки, состоящие из катионитовых и анионитовых фильтров. В качестве анионита предложено использовать АВ-17 (обменная емкость до 17% по массе) при скорости фильтрации 5-10 м/час. Регенерацию рекомендовано  проводить смесью 2% раствора NaOH  и 6% NaCl  со скорость. 0,25 м/час. Извлечение хрома составляет 91-96% от сорбированного количества.


При удалении хроматов из сточных вод с содержанием 30 мг/л при рН = 6, обменная емкость анионита Дауэкс-SBK  по хромат - иону составила 46 кг/м3 . При этом с увеличением кислотности среды обменная емкость снижалась. 
При удалении из сточных вод Cr3+ наиболее хорошие результаты были получены при использовании отечественных катионитов КУ-2х8, КУ-2х20, а также КУ-21 и КБ-4Пх2. Емкость смолы Amberlit по трехвалентному хрому достигала 31 мг/г при собции из стоков сложного состава. Отмечена перспективность для этой цели ионообменных смол ВОНИТ КС-3 и ВОНИТ КС-34. В японском патенте для полного извлечения Cr3+ из стоков, растворы последовательно пропускали через пористый материал, слабокислый катионит, слабоосновной и сильноосновной анионит.

7.  Комплексная ионообменная очистка сточных вод от тяжелых металлов
При очистке сточных вод сложного состава, содержащих ряд тяжелых металлов: медь, цинк, железо, хром, свинец, в литературе предлагаются как методы их совместного извлечения, так и приемы постадийной очистки от одного или нескольких металлов. При этом при этом предлагаются решения разделения металлов на стадии десорбции.


Для непрерывного концентрирования тяжелых металлов рекомендуется применять ионообменник Хелекс-100 для Ni, Zn, Cu, Cd, а для  Cr, Zn, Fe, Cu, Pb  - сорбент 8HQ-CPG.
Окисленные угли типа КАУ в зависимости от преимущественного содержания в них карбоксильных или фенольных групп связывают ионы тяжелых металлов в соответствии со следующими рядами селективности:


Pb> Cd>> Cu> Ni> Co> Zn
Pb>> Cd >Co>Ni> Zn>Cu


Следует отметить относительно невысокие емкости окисленных углей по этим металлам: 0,7-1,0 мг-экв/г.
В качестве перспективных сорбентов тяжелых металлов из сточных вод гальванического производства могут быть перспективны также торф, природные цеолиты: клиноптилолит и содержащие его породы, гейландит, а также активированный алюмосиликатный адсорбент, композиционные сорбенты на основе гидратированного диоксида циркония и диоксида марганца, хелатообразующие сорбенты.  Применение указанных ионитов дает различные практические результаты. Как правило, емкость природных и неорганических сорбентов ниже ионообменных смол, но они в ряде случаев значительно превосходят их в селективности. Установлены ряды селективности на клиноптилолите и гейландите, имеющие соответственно вид:


Pb2+ > Cd2+ > Zn2+ > Co2+ > Cu2+ > Ni2+ > Cr2+
Mn2+ > Zn2+ > Cu2+ > Ni2+


Относительно высокие емкости по тяжелым металлам, превышающие в ряде случаев 2,0-2,5 мг-экв/г, авторы работ отмечают при извлечении их из сточных вод сложного состава композиционными сорбентами, являющиеся, судя по всему, наиболее перспективными ионообменными материалами в технологии очистки стоков.


Известно большое количество примеров внедрения ионообменных технологий для очистки сточных вод от тяжелых металлов на предприятиях различного профиля. Так,  схема ионообменной очистки гальваностоков,  разработанная Малкиным В.П. и др., позволяет получать концентрированный раствор  CuSO4 и умягченную воду для нужд производства.


На заводе «Ижмаш» комплексная ионообменная установка обеспечивает местную очистку от Cr(VI), Cu, Ni, Zn  и очистку кислотно - щелочных вод объемом до 1000 м3/час.


Канадской фирмой «Есо-Тес» для гальванических производств выпускаются ионообменные установки, в состав которых входят как катионнообменные, так и анионообменные фильтры, позволяющие одновременно выделять медь, никель и хром с получением полностью обессоленной воды.


В связи с усилением требований, предъявляемых в Японии к составу очищенных сточных вод гальванических производств, значительно возросло количество  ионообменных производственных установок с возвратом очищенной воды в производство.
На одном из предприятий в Монреале (Канада), производящем гальванические покрытия для автомобилей, продолжительное время работает сорбционная установка для извлечения Cu, Ni и Cr с хорошими экономическими показателями.
Хорошо зарекомендовали себя модульные (кассетные) установки ионообменной очистки фирмы «Дорье» (Германия) для извлечения  Ni, Cu, Cd, Cr и других металлов из гальваностоков.


Данная статья является интеллектуальной собственностью ООО "НПП Электрохимия" Любое копирование без прямой ссылки на сайт www.zctc.ru преследуется по закону. Текст статьи обработан сервисом Яндекс "Оригинальные тексты"