Способ очистки сточных вод, содержащих ионы аммония и меди

 

Использование: в гидрометаллургии цветных металлов, для очистки сточных вод, содержащих ионы аммония и меди, в частности дли очистки высококонцентрированных срочных вод и обеспечивает глубокую степень очистки, уменьшить расход щелочного реагента, значительно сократить объемы образующихся фильтратов, время ведения процесса. Сущность: очистку ведут щелочным реагентом в твердом виде, который вводят в подогретую до 50-60° сточную воду в две стадии, причем сначала вводят 40-50% количества реагента, необходимого для осаждения меди, выдерживают 3-6 мин и затем вводят оставшуюся часть. 1 табл.

! i1ÊÝ i.:ОВ!-! СКИХ

СОЦИЛ/1ИСТИЧЕ СКИХ

РЕС11УВЛ: К (я)s С 02 F 1/62

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕН ГНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К ПАТЕНТУ (21) 4924215/26 (22) 01.04.91 (46) 15:08.93. Бюл, М 30 (11) Институт коллоидной химии и химии воды им. А, В.Думанского (72) Л,Г.Чернова, Н.Я.Гудзь и В.И.Максин (73) Институт коллоидной химии и химии воды.им. А,В.Думанского АН Украины (56) Авторское свидетельство СССР

N- 345101. кл. С 02 F 3/02. 1972.

Авторское свидетельство СССР

N 912672,,кл. С 02 F1/66,,1980. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, соде жАщих) ионы Аммония и МЕДИ

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов, в частности к очистке сточных вод, содержащих аммиак и ионы цветных металлов, может быть использовано на предприятиях приборостроительной, электронной и химической промышленности.

В сточных водах, содержащих ионы аммония и меди„образуются устойчивые растворимые комплексы. Для утилизации меди требуется разрушение этих комплексов, которое происходит в достаточно жестких условйях.

Известен способ, согласно которому сточные воды, содержащие ионы меди и аммония, обрабатывают раствором едкого натра до рН раствора 12, после 5 мин перемешивания нагревают до 100 С с одновременной аэрацией (на 1 м сточных вод

3 пропускают 10 м воздуха), Выделившийся з осадок СсО отделяют, а фильтрат для достижения доочистки oT CU до ПДК (0,1 мг/дмз) „,,5UÄÄ 1834856 АЗ (57) Использование: в гидрометаллургии цветных металлов, для очистки сточных вод, содержащих ионы аммония и меди, в частности для очистки высококонцентрированных сточных вод и обеспечивает глубокую степень очистки, уменьшить расход щелочного реагента, значительно сократить объемы образующихся фильтратов, время ведения процесса. Сущность: очистку ведут щелочным реагентом в твердом виде, который вводят в подогретую до 50-60 сточную воду в две стадии, причем сначала вводят

40 — 507; количества реагента, необходимого для осаждения меди, выдерживают 3 — 6 мин и затем вводят оставшуюся часть. 1 табл. дополнительно обрабатывают CaClz. Этим способом очищались сточные воды с содержанием меди 6,5 г/л, остаточное содержание меди 0,5 мг/дм .

B случае очистки сточных вод с высокими концентрациями металлов требуется доочистка, что приводит к введению дополнительных компонентов, т.е. к вторичному загрязнению. Для разрушения аммиачного комплекса обычно используют раствор щелочного реагента. При этом медь осаждается в виде труднорастворимого и сильногидратированного осадка — CU(OH)2.

Для получения более технологического осадка (оксида или металлической меди) используют кипячение сточных вод или введение востановителей. Полнота осаждения меди зависит от наличия аммиака в растворе, для удаления последнего применяют аэрацию горячим воздухом и интенсивное перемешивание. Все это делает процесс

1834856 в твердом виде в две стадии;. на первой — в сточные воды, подогретые до 50 — 60 С, вводят 40 — 50% сухого щелочного реагента, необходимого для осаждения меди,. выдерживают 3 — 6 мин, на второй — добавляют оставшееся количество реагента.

При введении щелочного реагента в твердом виде в две стадии происходит локальный разогрев и удаление аммиака из раствора, осаждение оксида меди. Полнота удаления меди зависит ст полноты удаления

МНз из реэкциооннсй эоны, что в основном определяется температурой раствора и градиентом рН, Разделение введения щелочного реагентг нэ две стадии приводит к

55 очистки многостадийным и энергоемким, требующим значительного времени для о.гстоя образовавшегося осадка. э значит и больших производственных площадей.

Наиболее близким к предложенному по 5 технической сущности и достигаемому эффекту является способ очистки сточных вод, содержащих ионы аммония ст цветных металлов. Согласно способу сточные воды с содержанием Си 0,03 r/äì и рН 6,7 обрабатывали горячим (90 — 107 C) раствором

МэОН, лри интенсивном перемешивании до рН 12 с последующей аэрацией воздухом.

После отстаивания в течение 60 мин выделившийся осадок СиО отделяли фильтрова- "5 нием.

Известный способ позволяет получить высокую степень очистки (содержание меди

0„1 мг/дмз) и технологичный осадок без введения дополнительных реагентов. Однако 20 необходимость нагрева до 90 — 107 С щелочного реагента, перемешивание и аэрирование и, в связи с этим необходимость отстоя в течение 60 мин, делают процесс многостадийным, сложным и длительным. Кроме того, очистке подвергались нейтральные сточные воды (рН 6,71 с невысоким содержанием Cu — 0,03 r/äì .

Очистка высоксконцентрированных сточных вод.с рН 2,7 до 8,2 известным спо- 30 собом приводит к увеличению расхода реагента, используемого в виде раствора (на

1 объем сточных вод требуется =-9 объемов 2 í, NaOH) и соответственно, к увеличению объема фильтрующей жидкости.

Целью изобретения является упрощение способа и сокращение длительности процесса очистки, снижение расхода щелочного реагента и объемов образующихся стоков, при сохранении высокой степени 40 очистки высскокснцентрированных сточных вод в широком диапазоне рН.

Поставленная цель достигается тем, что очистку сточных вод, содержащих ионы меди и аммония проводят щелочным реагентсм тому, что на первой стадии происходит повышение щелочности раствора. Это создает условия, обеспечивающие лри введении второй порции реагента значительные локальные градиенты температур и рН. При их возникновении происходит интенсивное

"вскипание" реакционной смеси, т.е. образование пузырьков воздуха, насыщенных растворимым аммиаком, что приводит к наиболее полному удалению последнего и образованию осадка СиО с хорошими фильтрационными свойствами. .При введении щелочного реагента в одну стадию не создаются столь значительные местные градиенты температур и рН, приводящие к вскипанию раствора и это значительно удлиняет процесс очистки. К тому же введение щелочного реагента в сухом виде сокращает объемы очищенных стоков, позволяет избежать энергоемких и протяженных по времени операций перемешивания и аэрирсвания, что значительно упрощает процесс.

Для осуществления способа отработанные трэвильные растворы с известным содержанием меди помещают в реактор.

Доводят температуру раствора до 50-60 С и вводят 40 — 50% требуемого, для осаждения меди, количества твердого щелочного реагента (NaOH ГОСТ 4328 — 77), Выдерживают 3 — 6 мин и затем добавляют оставшееся количество реагента. Реакционную смесь, после введения второй порции

ИаОН, выдерживают 30 мин и отфильтровывают образовавшийся осадок оксида меди.

Измеряют обьем фильтрата и анализируют

его на содержание меди трилонометрическим методом с мурексилом (до 10 г/дмз) и аммония формальдегидным методом.

Пример 1. 200 см раствора, получаз емого при травлении печатных плат, c содержанием 113,15 г/дм Си 120,6 г/дм аммиака; 235,4 г/дм хлоридов с рН 8,2 помещают в реактор и нагревают до 60"C. Для осаждения меди из такого раствора необходимо ввести 45 г сухого NaOH. На первой стадии вводили 22,5 г (50%) Na0H. Выдерживают 5 мин и затем добавляют еще 22,5 r

ИаОН. Через 30 минут осадок оксида меди отфильтровывают. Объем фильтрата составляет 85 см и содержит 22,0 г/дм аммония з и 0,1 мг/дм меди, Расход ИаОН составил з

2,0 гна1 г Си.

Пример 2. 200 см раствора, получаз емого при травлении печатных плат, следующего состава 56,25 г/дм Си; 40,4 г/дм

МНз 175 — 190 г/дм CI с рН 2,7 помещают в реактор и нагревают до 60 С, Для удаления меди из раствора такого состава необходимо 25 г NaOH. Поэтому. после достижения

1834856 раствором 60 С, в него вводят 12,5 г NaOH выдерживают 5 мин и добавляют еще 12,5 г реагента. Через 30 мин выделившийся осадок оксида меди отфильтэоовывают. Объем фильтрата составил 80 см, аммиак отсутствовал, содержание меди 0,1 мг/дм, Расход з

NaOH составил 2,0 r МаОН на 1 г Си.

Пример 3. Определение возможности использования извест",îãî способа для

Очистки кислых и щелочных сточных вод с высоким содержанием аммония и меди, 200 см сточных вод,содержа и,их 56,25 гlдм з меди; 40,4 г/дмз аммония и 175 — 190 r/äì

С! с рН 2,7 помещают в реактор, Раствор

NaOH доводят до температуры кипения и при интенсивном перемешивании вводят в исходную сточную воду до рН 12. Затем раствор. подвергают аэрации в течение

10 мин и отстаивают 60 мин, Выделившийся осадок оксида меди отфильтровывают. Обем. фильтрата составил 1400 смз, аммиак отсутствовал медь содержалась в количестве 0,1 мг/дм . Расход NaOH составил 6,4 r

Ha1гСи. п р и м е р 4. Аналогично примеру 3 производят очистку сточных вод, получаемых при травлении печатных плат, следующего состава: 113,15 г/дм Си; 120,6 г/дмNH<; 235,4 г/дмэ С; с рН 8,2, В этом случае объем фильтрата составил 1500 дм с содерз жаниеэм аммония 23,5 r/äì и меди 0,1 э мг/дм . Расход NaOH составил 7.2 г на 1 г

Си.

Как видно из приведенных примеров (24 — 26} в таблице, очистка по прототипу и риводит к требуемой степени очистки, позволяет упростить процесс отделения осадка за счет полученчя кристаллического осадка Оксида меди и в сЛучае кислых растворов, полностью утилизировать аммиак. Однако при атом наблюдается большой расход щелочного реагента, используемого в виде раствора (на один объем исходных сточных вод гребуется = 9 V щелочного реагента), что

1риводит к значительному увеличению объема фильтрата, таким образом использовать известный способ для очистки сточных воде высоким содержанием меди и аммиака не целесообразно, а необходимость интенсивного перемешивания и аэрирования значительно удлиняют технологический процесс и приводят к дополнительным затратам.

При очистке высококонцентрированных сточных вод по предложенному спосо6у, но вводя щелочной реагент в твердом виде в одну стадию (прим, 17 и 22) значительно увеличивается длительность процесса. Уменьшение количества реагента на первой стадии,как и его увеличеiHèе, приво дят к появлению меди в фильтрате(прим. ;5.

16 соответственно). Снижение температуры нагрева исходных сточных вод (прим, 18) приводит к образованию гидроксида меди, что значительно снижает степень Очистки стоков и ухудшению фильтрационных свойств осадка, Увеличение температуры нагрева сточных вод не приводит к эначи10 тельному улучшению показателей очистки

{прим, 15), поэтому экономически нецелесообразно применять более высокие температуры. Уменьшение времени выдержки между двумя стадиями (прим. 20) равно как

15 и его удлинение (прим. 21) приводят к ухудшению степени очистки и удлинению процесса.

При очистке сточных вод согласно предложенному способу (грим, 1 14) во всех

20 Опытах обеспечивается глубокая очистка от меди до уровня ПДК,0,1 мг/дм"). Следует подчеркнуть, что ilo предложенному спОсобу высокая степень Очистки достигается при меньших расходах N a G H (2,0 г Na OH

25 по предложенному способу и 6 — 7 г NaQH по известному, на 1 г Си расход реагента уменьшается в "; — 3,5 раза). Кроме того, использование реагента в твердом виде приводит к сокращению Объемов обра30 эующегося фильтрата (с 1440-1550 см до з

80 — 87 смэ —.е, = в 18 раз) и отмене энергоемких и длительных операций (перемешивание и аэрация),. что позволяет значительно сократить время ведения процесса, а соот35 BGTcTBBHHG и производственные площади.

Предложенный способ позволяет утилизировать медь в виде хорошо фильтруемого осадка оксида меди, который является товарным продуктом и используется в сили40 катной промышленности для получения синих, зеленых эмалей, красных стекол и др.

Формула изобретения

Способ очистки сточных вод, содержащих ионы аммония и меди, включающий об45 работку щелочным реагентом при нагревании с последующим отделением осадка,отличающий сятем,что,сцелью упрощения способа и сокращения длительности процесса, снижения расхода щелоч50 ного реагента и объема образующихся стоков при сохранении высокой степени очистки высококонцентрированных сточных вод, сточные воды подогревают до

50 — 60 С и обрабатывают щелочным реа55 кентом в твердом виде, причем сначала вводят 40 — 50 количества реагента, необходимого для осаждения оксида меди, выдерживают 3 — 4 мин и затем вводят оставшееся количество реагента.

1834856 ходный раствор

Расход

Общий На I ста- На II стаrна1r дию,% дию,% меди

20,6

0,4

20,6

8,2

235,4

2,0

45

1g

2G

21

22

50

175,0

2,7

40,4

50

24

0,03

56,25

6,7

5,7

175,0

235,4

40,4

120,6

2,7

6,4

1 13,15

8,2

7,2 ержа- Содержа аммиа- ние хлор г/дм дов, г/дм э

Предложенный способ

Запредельные значения

По известному способу

Режим обработки

100.60

1834856

Продолжение таблицы

Показатели

Время вы- Сод. в о

Объем фильтрата, дм

Примеч. держки, мин процесса, мин, (Целочного реагента

ИсходНОГО раствора меди г/дм

Предложенный способ

1 10

22,0

1 10

36

82

80 отс.

Запредельные значения, 22,0

22,5 ос, Cu(OH)z

22,5 отс.

По известному способу

0,1 10

1 10

1 t0

1 — 2

107

24

1550

22,5

2

4

6

8

10 .11

12

13

16

17

18

19

21 l2

Режим обработки

5

5

5

5

5

5

5

О

2

1 10

1 10

0,1 10

1 10

0.5 10

0,1 10

0,1 10

02. 10з

0,5 10

84

87

83

82

78 35