Реферат: Изучение и разработка способа очистки стоков от ионов тяжёлых металлов

Результаты опытов представлены в таблице 3.

Из экспериментальных данных видно, что из трёх испытанных сорбентов наименьшую эффективность показал Р–2, наибольшую Р–3. В модельных растворах полнота осаждения меди при рН 8–9 несколько больше, чем при рН 6,5–7,5 (для щелочного варианта травления). В кислом растворе травления остаточная концентрация меди составляет сотни миллиграммов на литр. При подщелачивании кислого стока до рН 6,5–7,5 полнота извлечения меди находится на уровне величин, достигнутых в щелочном растворе. При переходе от модельных растворов к стокам обнаруживается незначительное повышение остаточных концентраций меди в щелочном стоке и более существенное в кислом. Как и в случае модельных растворов, добавление к кислому стоку щёлочи улучшает очистку. На предприятии, где брались стоки после травления печатных плат, эксплуатируются обе ванны: щелочная и кислотная. Поэтому представлялось целесообразным испытать возможность взаимной нейтрализации стоков, что позволило бы избежать затрат на нейтрализацию стоков. Одновременно решалась задача повышения рН для улучшения сорбционной очистки кислого стока. Как видно из таблицы 3, поставленную задачу удалось решить и снизить концентрацию меди в смешанном стоке до 8,87–17,29 мг/л. Последняя величина выше, чем остаточная концентрация меди в модельном растворе, примерно на 10%. Вероятно, примеси, имеющиеся в стоке, частично блокируют поверхность сорбента и снижают сорбцию ионов меди.

Таким образом, с помощью сорбции на минеральных сорбентах остаточная концентрация меди была снижена до миллиграммовых количеств.

Рекомендуется концентрация сорбента 15–20 г/л.

Для цинка эффективность сорбентов представлена тем же рядом, то есть, Р–1, Р–2, Р–3. Увеличение рН в интервале 5,5–8 немного снижает концентрацию остаточного цинка в очищенном стоке. При повторной обработке очищенного стока сорбентом Р–3 удалось снизить концентрацию ионов цинка до десятых долей миллиграмма на литр. Остаточную концентрацию цинка можно довести до ПДК путём обработки его активированным углём или сульфоуглём. Для меди с помощью названных сорбентов достичь рыбохозяйственной ПДК, то есть, 0,0024 мг/л, не удалось.

Для решения последней задачи, соответственно для окончательной очистки сточных вод применим метод химического осаждения меди и цинка.

Сначала для этой цели использовался сульфид натрия — Na2S [7]. При рН= 7–8 и для цинка и для меди были достигнуты концентрации 0,0120 и 0,0024 мг/л соответственно, что не превышает ПДК. Однако, использование сульфида натрия для осаждения ионов меди и цинка показало и некоторые отрицательные стороны очистки с помощью сульфида. Даже при подщелачивании не удаётся полностью подавить гидролиз сульфида и предупредить выделение сероводорода. Кроме того, отстаивание сульфидов меди и цинка оказалось очень продолжительной операцией (4–5 часов) и не давало достаточно полного и надёжного осаждения сульфидов этих металлов, так как образовывались коллоидные растворы. Известен способ применения щелочных солей нафталинполитиолов [8]. Однако автором в качестве осадителей были использованы некоторые органические вещества, содержащие в своём составе меркаптогруппу –SH, в которой водород легко заменяется металлами:

2R–SH+Me2+ (R–S)2Me+2H+

Наилучшие результаты были получены при использовании 1–метил–2–меркаптоимидазола, имеющего следующую структуру

HC — N

|| ||

HC C—SH

N

|

CH3

Наличие в молекуле группы –SH приводит к связыванию ионов меди и цинка и образованию нерастворимого осадка, который легко отделяется фильтрованием от жидкой фазы. Осаждение ведут при рН 7,5–13,5.

Применяемый осадитель нетоксичен.

Были проведены опыты по связыванию ионов меди, цинка, а также кобальта и никеля. Условия проведения опытов описаны в примерах 1–4.

Пример 1. Для очистки бралось 100 мл водного раствора, содержащего 30 мг/л ионов меди. Раствор содержал также 143 мг/л ионов натрия, калия, нитрат–, ацетат, сульфат– и хлорид–ионов. Температура раствора 20ОС, рН 8–8,5 или 9–9,5. К данному раствору добавлялось 50 мл раствора осадителя, который содержал 100 мг/л 1–метил–2–меркаптоимидазола, жидкость перемешивалась и через 15 мин отфильтровывалась. В фильтрате при добавлении аммиака медь не обнаружена. Атомно–абсорбционный анализ показал концентрацию меди 0,0021 мг/л (рН 8–8,5), 0,0029 мг/л (рН 9–9,5).

Пример 2. В опыте выполнялись все условия предыдущего примера, но вместо меди в раствор вводился цинк. Реакцией с комплексоном цинк не обнаружен. Атомно–абсорбционный метод дал результат 0,0090 мг/л цинка (рН 8–8,5), 0,0102 мг/л (рН 9–9,5).

Пример 3. Те же условия, что и в примере 1, но вместо меди взят кобальт. Реакцией с аммиаком кобальт не обнаружен. Атомно–абсорбционный метод показал наличие кобальта 0,010 мг/л (рН 8–8,5), 0,012 мг/л (рН 9–9,5).

Пример 4. Условия опыта 1, но вместо меди в раствор введён никель. Реакцией с аммиаком никель не обнаружен. С помощью атомно–абсорбционного метода никель найден в концентрации 0,020 мг/л (рН 8–8,5), 0,0175 мг/л (рН 9–9,5).

Таким образом, предлагаемый способ очистки по всем испытанным катионам тяжёлых металлов даёт более высокую степень очистки по сравнению с известным способом с солями нафталинполитиолов.

С помощью 1–метил–2–меркаптоимидазола удалось снизить концентрацию ионов меди и цинка до величин, меньших ПДК.

В случае применения предлагаемого осадителя вторичное загрязнение им существенно менее такового, чем для известного.

По степени очистки стоков от ионов тяжёлых металлов предлагаемый способ превосходит известный.

Так же предпочтительнее применение предлагаемого способа с точки зрения вторичного загрязнения очищаемых стоков.

Регенерация отработанного осадителя возможна при кислотной обработке его, например, ортофосфорной кислотой, с последующим доведением рН до 6–7.

Предлагаемый метод можно рекомендовать для глубокой очистки сточных вод от ионов меди, цинка, кобальта и никеля.